铸铁
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铸铁（英語：Cast iron）是含碳量超過2%，含矽量1-3%的鐵碳合金的總稱[1]。其用途源自於其比較低的熔點，適合用在铸造上。铸铁合金中的元素決定了其中碳存在的型式：白鑄鐵（white cast iron）裡的碳和鐵結合成為雪明碳鐵（Fe3C），硬度很高，但質脆，上面若有裂紋，會沿著雪明碳鐵延伸。灰口铸铁（grey cast iron）其中有石墨片，會使裂紋偏轉，在材料破裂時會引發無數的裂紋。球墨鑄鐵中的石墨成球狀，不會讓裂紋繼續成長。
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铸铁中鐵以外的主要元素有碳（C）和矽（Si），碳的重量百分比在1.8-4%，矽的的重量百分比在1-3%。若鐵碳合金中碳的含量低於1.8%，一般會稱為鋼。
鑄鐵具有脆性，只有展性鑄鐵例外。由於鑄鐵的熔點較低、良好的流動性以及可鑄性、優良的加工性，形變抵抗性以及耐磨性，鑄鐵是成為有許多應用的良好工程材料，用在鑄鐵管、機械件以及汽車元件，像是汽缸蓋、汽缸本體以及变速器齒輪箱外殼。鑄鐵有抗氧化的特性，但非常難以焊接。
最早的鑄鐵製品源自西元前五世紀，是考古学家在現今中國的江蘇所發現。中國古代將鑄鐵用在武器、農具以及建築上[2]。在西元15世紀時，英國和法國已將鑄鐵用在大砲上。大砲需要的鑄鐵量引發了大規格的鑄鐵製造[3]。第一座鑄鐵橋是在1770年代是由亞伯拉罕·達比三世所製，位在英格蘭施羅普郡，名為「鐵橋」（Iron Bridge）。鑄鐵也可以用在建築物上。
分类 编辑
一般可分为白口铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。其中白口铸铁中的碳绝大部分以渗碳体（Fe3C）的形式存在；灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中的碳基本以石墨形式存在，部分存在于波來体中。
白口铸铁 编辑
白口铸铁（White cast iron）中的碳绝大部分以渗碳体（Fe3C）的形式存在，断口呈白亮色，性质脆硬，极少单独使用。白口铸铁是制造可锻铸铁的中间品，表层为白口铸铁的冷硬铸铁常用作轧辊。
灰口铸铁 编辑
灰口铸铁（简称灰铸铁，英语：Grey cast iron），石墨呈片状，其成本低廉，铸造性、加工性、减震性及金属间摩擦性均优良，时至今日仍然是工业中应用最广泛的铸铁类型。但是，由于片状石墨对基体的严重割裂作用，灰铸铁强度低、塑性差。
可锻铸铁 编辑
可锻铸铁（Malleable cast iron）是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火（2-9天）获得的，石墨呈团絮状，塑性比灰铸铁高。根据金相组织的不同分为黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁。[4]
球墨铸铁 编辑
球墨铸铁（Ductile cast iron）是将白口铸铁经过球化和孕育处理后得到的高性能铸铁，析出的石墨呈球状故称为球墨铸铁。球墨铸铁的塑性和韧性相对于普通铸铁都得到了大幅度提高，故而可以在一些范围“以铁代钢”。
蠕墨铸铁 编辑
蠕墨铸铁中石墨呈蠕虫状，头部较圆、具有比灰铸铁强度高，比球墨铸铁铸造性能好、耐热疲劳性能好的优点。
合金铸铁 编辑
参见 编辑
参考文献 编辑
- ^ Campbell, F.C. Elements of Metallurgy and Engineering Alloys
. Materials Park, Ohio: ASM International. 2008: 453. ISBN 978-0-87170-867-0.
- ^ Wagner, Donald B. Iron and Steel in Ancient China. BRILL. 1993: 335–340. ISBN 978-90-04-09632-5.
- ^ Krause, Keith. Arms and the State: Patterns of Military Production and Trade. Cambridge University Press. August 1995: 40. ISBN 978-0-521-55866-2.
- ^ 安继儒. 中外常用金属材料手册. 陕西科学技术出版社. 1998: 1. ISBN 9787536928930.
