灰口铸铁按基体组织不同，分为铁素体基灰口铸铁、珠光体-铁素体基灰口铸铁和珠光体基灰口铸铁 三类。
由于灰口铸铁内存在片状石墨，而石墨是一种密度小，强度低、硬度低、塑性和韧性趋于零的
组分。它的存在如同在钢的基体上存在大量小缺口，即减少承载面积，又增加裂纹源，所以灰口铸 铁强度低、韧性差，不能进行压力加工。为改善其性能，在浇注前在铁水中加入一下量的硅铁，硅 钙等孕育剂，使珠光体基体细化，石墨变细小而均匀分布，经过这种孕育处理的铸铁。称为孕育铸 铁。灰口铸铁的牌号、性能组织及用途见下表：
表 4-21 灰口铸铁的牌号、组织及用途 显 微 组 织 铸 铁 类 别 铁素体灰口铸铁 HT100-260 F+P(少量) 牌 号 基 体 石 墨 粗片 用 途 举 例 低负荷和不重要的零件，如盖、外罩、 手轮、支架、和重锤等 中等应力的零件，如支柱、底座、齿 轮箱、工作台、刀架、端盖、阀体、 管路、附件等 承受较大应力、用作重要的零件，如 汽缸、齿轮、机座、飞轮、床身、刹 车轮、联轴器、齿轮箱和轴承座等 用作承受高弯曲应力及高抗压强度的 重要零件，如齿轮、凸轮、车床卡盘、 剪床及压力机机身和润滑阀壳体等 铁素体 -珠光体灰口铸铁 HT150-330 HT200-400 珠光体灰口铸铁 HT250-470 F+P P 细 P 较片粗 中等片状 较细片状 HT300-540 孕育铸铁 HT350-610 HT400-680 S 或 T 细小片状 4）可锻铸铁 可锻铸铁是用碳、硅含量较低的铁碳合金铸成白口铸铁坯件，再经过长时间高温退火处理，使 渗碳体分解出团絮状石墨而成，即可锻铁是一种经过石墨化处理的白口铸铁。 可锻铸铁按热处理后显微组织不同分两类；一类是黑心可锻铸铁和珠光可锻铸铁。黑心可锻铸 铁组织主要是铁素体（F）基本+团絮状石墨；珠光体可锻铸铁组织主要是珠光体（P）基体+团絮状 石墨。另一类是白心可锻铸铁，白心可锻铸铁组织决定于断面尺寸，小断面的以铁素体为基体，大
断面的表面区域为铁素体、心部为珠光体和退火碳。可锻铸铁牌号、性能（根据 GB9440-88）见下 两表：
黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁
类别 牌号 A KTH300-06 B - KTH330-08
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KTH350-10 KTZ450-06 KTZ550-04 KTZ650-02 KTZ700-02
- KTH370-12 - - - - 注：①试样直径 12mm 只适于铸铁主要壁厚小于 10mm的铸铁。②牌号 KTH300 06适于气密性零件。③牌号 B系列为过渡牌号。
牌 号 KTB350-04 白心可锻铸铁 KTB380-12 KTB400-05 KTB450-07 黑心可锻铸铁主要用于制造汽车、拖拉机零件及机床附件、如轮壳、弹簧支座、阀门等。珠光 体可锻铸铁则用于制造曲轴、连杆、轮轴、活塞环等。 5）球墨铸铁 在铁水（球墨生铁）浇注前加一定量的球化剂（常用的有硅铁、镁等）使铸铁中石墨球化。由 于碳（石墨）以球状存在于铸铁基体中，改善其对基体的割裂作用，球墨铸铁的抗拉强度、屈服强 度、塑性、冲击韧性大大提高。并具有耐磨、减震、工艺性能好、成本低等优点，现已广泛替代可
锻铸铁及部分铸钢、锻钢件、如曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。根据 GB1348-88 球墨铸铁牌号分 为单铸和附铸试块两类；单铸试块分八个牌号见下表： 牌号 主要金相组织 牌号 主要金相组织 QT400-18 铁素体 QT600-3 珠光体+铁素体 单铸试块 QT400-15 铁素体 QT700-2 珠光体 QT450-10 铁素体 QT800-2 珠光体或回火组织 QT500-7 铁素体+珠光体 QT900-2 贝氏体或回火马氏体 附铸试块分为五个牌号见下表： 牌号 主要金相组织
QT400-18A 铁素体 附铸试块 QT400-15A 铁素体 QT500-7A 铁素体+珠光体 QT600-3A 珠光体+铁素体 QT700-2A 珠光体
注 ： 牌 号 后 面 的 字 母 A 系 表 示 该 牌 号 在 附 铸 试 块 上 测 定 的 机 械 性 能 ， 以 区 别 上 表 的 单 试 块 测 定 的 性 能 。
除上述介绍几种常用铸铁外，还有抗磨白口铸铁、冷硬铸铁，耐热铸铁等。 - 12 -
铸造生铁通过锻化、变质、球化等方法可以改变其内部结构，改善并提高其机械性能，因此， 铸造生铁又可分为白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和特种铸铁等品种。
第二节 钢及其分类
钢铁制品的使用到处可见，从家里的冰箱、厨具、洗衣机，交通的汽机车、铁道、电车、铁桥、 船只，输电铁塔、住家大楼、工厂场房、机械类都是；钢铁制品是由铁矿砂提炼，经由加工过程作 成各种用途的制品，其加工切削品或使用过的旧品变成废钢，是一种可以无限次回收循环使用的一 种物资。
高炉熔出的铣铁碳含量高（C 含量 3%以上），硅（Si）、磷（P）、硫（S）等不纯物多，产 品既硬且脆。
钢是用生铁（炼钢生铁）或生铁加一部分废钢炼成的钢中含碳量低于 2.11%，并使其杂质（主 要指 S、P）含量降低到规定标准。
炼钢原料除铣铁、废钢外，还有去除不纯物用的熔剂，生石灰、萤石，脱氧剂合金铁等，使钢 的品质提高。炼钢方法主要有转炉、电炉、平炉三种，随炼钢炉种类不同使用的原料各异，转炉用 以熔铣，电炉以废钢为主原料，平炉使用铣铁和废钢。
钢铁经溶解后铸成模型，可轧延成棒状、板状、管状各种用途制品，容易加工又可大量生产， 加入极少量其它物质经热处理可改变材料性质增加硬度，或提高铁纯度使物性软化，也可用温度控 制高温急冷或缓冷达到使物性变硬或软；它的唯一缺点是会生锈，为避免钢铁制品与空气中的氧接 触氧化生锈，一般都采用涂装物、镀锌等，或熔炼时添加镍、铬制成不锈钢。
钢是含碳量在 0.04%~2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过 1.7%。 钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下七 种：
1.按品质分类
按照钢中硫（S）和磷（P）的含量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。
(1)普通钢（P≤0.045%，S≤0.055%）
(2)优质钢（P、S 均≤0.035%）
(3)高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）
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2.按化学成份分类
(1)碳素钢：
a.低碳钢（C≤0.25%）；
b.中碳钢（C≤0.25~0.60%）；
c.高碳钢（C≤0.60%）。
(2)合金钢：
a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）
b.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）
c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。
3.按成形方法分类
(1)锻钢；
(2)铸钢；
(3)热轧钢；
(4)冷拉钢。
4.按用途分类
(1)建筑及工程用钢
a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。
(2)结构钢
a.机械制造用钢：(a)调质结构钢；(b)表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用 钢；(c)易切结构钢；(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。
b.弹簧钢
c.轴承钢
(3)工具钢
a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。
(4)特殊性能钢
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a.不锈耐酸钢；b.耐热钢包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合金钢；d.耐磨钢；e. 低温用钢；f.电工用钢。
(5)专业用钢? ? 如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。
5.按金相组织 8分类
(1)正火状态
8 金相组织就是指材料的显微组织。有关金相组织与特性： 金相组织种类 a.珠光体钢； 组织特点 1.组织：碳在 a 铁中的固溶体 2.特性：呈体心立方晶格。 铁索体（F） 溶碳能力最小，最大为 0.02%；硬度和强度很低，HB=80~120、sb=250N/mm2；而塑性和韧性很好，d=50%、?=70~80%。
因此，含铁素体多的钢材（软钢）中用来做可压、挤、冲板与耐冲击震动的机件。这类钢有超低碳钢，如：0Cr13、1Cr13、 硅钢片等。 奥氏体 1.组织：碳在 ? 铁中的固溶体 2.特性：呈面心立方晶格。 最高溶碳量为 2.06%，在一般情况下，具有高的塑性，但强度和硬度低（HB=170~220），奥氏体组织除了在高温转变时 产生以外，在常温时亦存在于不锈钢、高铬钢和高锰钢中，如奥氏体不锈钢等 1.组织：铁和碳的化合物（Fe3C） 2.特性：呈复杂的八面体晶格。 渗碳体（C） 含碳量为 6.67%、硬度很高、HRC70~75、耐磨，但脆性很大。因此，渗碳体不能单独应用，而总是与铁素体混合在一起。 碳在铁中溶解度很小，所以在常温下，钢铁组织内大部分的碳都是以渗碳体或其他碳化物形式出现。 1.组织：铁素体片和渗碳体片交替排列的层状显微组织，是铁素体与渗碳体机械混合物（共析体）。 2.特性：是过冷奥氏体进行共析反应的直接产物。 其片层组织的粗细随奥氏体过冷程度不同，过冷程度越大，片层组织越细性质也不同。 珠光体（P） 奥氏体在约 600℃分解成的组织称为细珠光体（有的叫一次索氏体），在 500~600℃分解转变成用光学显微镜不能分辨其
片层状的组织称为极细珠光体（有的一次屈氏体），它们的硬度较铁素体和奥氏体高，而较渗碳体低，其塑性较铁素体和
奥氏体低而较渗碳体高。正火后的珠光体比退火后的珠光体组织细密，弥散度大，故其力学性能较好，但其片状渗碳体在 钢材承受负荷时会引起应力集中，故不如索氏体。 1.组织：奥氏体与渗碳体的共晶混合物 2.特性：铁合金溶液含碳量在 2.06%以上时，缓慢冷到 1130℃便凝固出莱氏体。 莱氏体（L） 当温度到达共析温度莱氏体中的奥氏转变为珠光体。因此，在 723℃以下莱氏体是珠光体与渗碳体机械混合物（共晶混合）。
莱氏体硬而脆（＞HB700），是一种较粗的组织，不能进行压力加工，如白口铁。在铸态含有莱氏体组织的钢有高速工具 钢和 Cr12 型高合金工具钢等。这类钢一般有较大有耐磨性和较好的切削性。 1.组织：碳在 a-Fe 中的过饱和固溶体，显微组织呈针叶状 2.特性：淬火后获得的不稳定组织。 淬火与马氏体 具有很高的硬度，而且随含碳量增加而提高，但含碳量超过 0.6%后的硬度值基本不变，如含 C0.8%的马氏体，硬度约为
HRC65，冲击韧性很低，脆性很大，延伸率和断面收缩率几乎等于零。奥氏体晶粒愈大，马氏体针叶愈粗大，则冲击韧 性愈低；淬火温度愈低，奥氏体晶粒愈细，得到的马氏体针叶非常细小，即无针状马氏组织，其韧性最高。 1.组织：与淬火马氏体硬度相近，而脆性略低的黑色针叶状组织 回火马氏（S） 2.特性：淬火钢重新加热到 150~250℃回火获得的组织。 硬度一般只比淬火马氏体低 HRC1-3 格，但内应力比淬火马氏体小。 1.组织：显微组织呈黑色针状形态，其中的铁素体呈现针状，而碳化物呈现极小的质点以弥散状分布在针状铁素体内。 2.特性：过冷奥氏体在 400~240℃等温度转变后的产物。 下贝氏体（B） 具有较高的硬度，约为 HRC40-55，良好的塑性和很高的冲击韧性，其综合机械性能比索氏体更好。因此，在要求较大的
韧性和高强度相配合时，常以含有适当合金元素的中碳结构钢等温淬火，获得贝氏体以改善钢的机械性能，并减小内应力 和变形。 具 有 高 强 度 与 良 好 的 塑 性、 韧 性 相 结 合 的 特 点 （ sb=1200~1600N/mm2、s0.2=1000~1300N/mm2、d5=10% 、 ?=40%ak=60J/cm）；同时还有低的冷脆转化温度（=-60℃）；在静载荷、疲劳及多次冲击载荷下，其缺口敏感度和过载 敏感性都较低。 低碳马氏体状态的 20SiMn2MoVA 综合力学性能，比中碳合金钢等温淬火获得的下贝氏体更好。 保持了低碳钢的工艺性能，但切削加工较难。 2低碳马氏体
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