分類 　?、倩铱阼T鐵。含碳量較高（2.7％～4.0％），碳主要以片狀石墨形態(tài)存在，斷口呈灰色，簡稱灰鐵。熔點低（1145～1250℃），凝固時收縮量小，抗壓強度和硬度接近碳素鋼，減震性好。用于制造機床床身、汽缸、箱體等結(jié)構(gòu)件。 　?、诎卓阼T鐵。碳、硅含量較低，碳主要以滲碳 　　體形態(tài)存在，斷口呈銀白色。凝固時收縮大，易產(chǎn)生縮孔、裂紋。硬度高，脆性大，不能承受沖擊載荷。多用作可鍛鑄鐵的坯件和制作耐磨損的零部件。 　?、劭慑戣T鐵。由白口鑄鐵退火處理后獲得，石墨呈團絮狀分布，簡稱韌鐵。其組織性能均勻，耐磨損，有良好的塑性和韌性。用于制造形狀復雜、能承受強動載荷的零件。 　?、芮蚰T鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)球化處理后獲得，析出的石墨呈球狀，簡稱球鐵。比普通灰口鑄鐵有較高強度、較好韌性和塑性。用于制造內(nèi)燃機、汽車零部件及農(nóng)機具等。 　?、萑淠T鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)蠕化處理后獲得，析出的石墨呈蠕蟲狀。力學性能與球墨鑄鐵相近，鑄造性能介于灰口鑄鐵與球墨鑄鐵之間。用于制造汽車的零部件。 　　⑥合金鑄鐵。普通鑄鐵加入適量合金元素（如硅、錳、磷、鎳、鉻、鉬、銅、鋁、硼、釩、錫等）獲得。合金元素使鑄鐵的基體組織發(fā)生變化，從而具有相應的耐熱、耐磨、耐蝕、耐低溫或無磁等特性。用于制造礦山、化工機械和儀器、儀表等的零部件。 4組織 　　鑄鐵屬于鐵基高碳多元合金，其常存元素，除鐵以外，一般含w(C)為2％～4％①、w(S1)為1％～3％以及錳、磷、硫。碳在鑄鐵中通常以三種狀態(tài)存在：形成石墨晶體單獨存在；與鐵形成二元或多元化合物以化合狀態(tài)存在；溶入a—Fc或Y—Fe中以固溶狀態(tài)存在。 　　由于化學成分和結(jié)晶條件不同，鑄鐵液—固相變有二重性，凝固后產(chǎn)生不同的高碳相，即滲碳體或石墨。滲碳體組織在高溫下不穩(wěn)定，發(fā)生分解，分解出來的碳，大部分轉(zhuǎn)變?yōu)槭w，因而滲碳體屬于可分解的亞穩(wěn)定相，石墨晶體則稱為穩(wěn)定相。不同的高碳相賦予鑄鐵以截然不同的性能。高碳相為滲碳體的鑄鐵斷面呈銀白色，硬而脆，稱為白口鑄鐵。高碳相為石墨的鑄鐵斷面呈灰黑色，硬度低，稱為灰口鑄鐵。鑄鐵組織中高碳相類型、形態(tài)、數(shù)量、分布狀態(tài)都影響鑄鐵性能。 　　鑄鐵組織的形成經(jīng)歷兩個階段。第一階段為凝固過程，形成凝固組織；第二階段為固態(tài)相變過程，由凝固組織轉(zhuǎn)變?yōu)槭覝亟M織。 　　了解鑄鐵組織及其形成過程和轉(zhuǎn)變規(guī)律通常需要借助鐵碳合金相圖。相圖上的相區(qū)、相變臨界點數(shù)據(jù)來自實驗或熱力學計算，這些數(shù)據(jù)符合熱力學平衡條件。也就是說，合金溫度發(fā)生變化時，其組分原子有充分時間遷移而達到該溫度下的濃度平衡。平衡狀態(tài)雖然難以在鑄件實際相變過程中出現(xiàn)，但要認識合金組織形成過程和組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，首先需依靠合金相圖。 　　碳和硅都是鑄鐵中主要常存元素。硅的存在使鐵碳相圖發(fā)生 明顯變化，有助于提高鐵碳合金按穩(wěn)定系轉(zhuǎn)變傾向。因此，硅是影響鑄鐵組織的重要元素。為了進一步掌握鑄鐵組織的變化規(guī)律，人們構(gòu)建了鐵碳硅三元相圖。三元相圖比鐵碳二元相圖更加接近工業(yè)鑄鐵實際情況。 5力學性能 　　鑄鐵中含有強度和硬度都很低的石墨。石墨破壞了材料的連續(xù)性和整體性，使其斷裂和變形的性質(zhì)不同于鋼，并導致力學性能出現(xiàn)一些特有變化規(guī)律。 　　鑄鐵力學性能受到一系列因素的影響。最顯著的影響是石墨的形態(tài)、數(shù)量和分布狀態(tài)，其他組成相的類型、化學成分、分布狀態(tài)以及鑄件成形和處理過程也有一定影響。本章將從鑄鐵斷裂特征及機制開始討論各項力學性能及其影響因素，內(nèi)容側(cè)重常溫及低溫力學性能。 　　1灰鑄鐵的斷裂 　　材料在外力作用下產(chǎn)生的應力超過自身斷裂強度后發(fā)生斷裂。斷裂是機械零件失效的重要因素之一。 　　材料斷裂過程比較復雜。但是總體上看，都要經(jīng)歷內(nèi)部裂口萌主(裂口形核)、裂口擴展、斷裂三個階段。斷裂前不發(fā)生明顯塑攔王形的斷裂屬于脆性斷裂。在正應力作用下，脆性斷裂是材料原子間結(jié)合力最弱的晶體學平面(解埋面)分離而形成的斷裂，也稱解瑚斷裂。出現(xiàn)明顯塑性變形后發(fā)生的斷裂稱為延性斷裂。廷生斷裂是在切應力作用下沿滑移面發(fā)生滑移而導致的斷裂，也稱剪切斷裂。 　　虧關(guān)脆性斷裂的裂口形核機制，位錯塞積理論認為，材料受力后運動位錯受到晶界和雜質(zhì)相阻擋產(chǎn)生位錯塞積。塞積群所構(gòu)成回應中集中超過材料強度時，塞積群前端萌牛裂u，脆性斷裂前裂口以極決速度擴展。根據(jù)應力關(guān)系分析，材料屈服應力同時大于口形核應力和斷裂應力時，一旦有裂口萌生，將在無塑變情況下斷裂 。 　　下面以拉伸斷裂為例說明鑄鐵斷裂過程。實驗觀察證實，灰鑄鐵拉伸斷裂開始于石墨片斷裂。石墨內(nèi)部存在許多晶體缺陷，如旋轉(zhuǎn)晶界、刃型位錯與螺位錯、孿晶界、小角度傾斜晶界等。低應力下，石墨可能沿旋轉(zhuǎn)晶界撕裂成小段，也可能因?qū)\晶或傾斜晶界上的位錯塞積而沿六方晶格的(0001)面滑移導致劈裂。大多數(shù)微裂口發(fā)生于孿晶界，可認為孿晶界位錯塞積應力是裂口產(chǎn)生的主要根源。 6工藝性能 　　鑄鐵的工藝性能主要有鑄造性能、焊接性能和切削性能。 7特點 　　1.成分與組織特點 　　鑄鐵與碳鋼相比較，其化學成分中除了有較高的C、Si含量外(C2.5%～4，0%、Si1.0%一3.0%)，還含有較高的雜質(zhì)元素Mn、P，S，在特殊性能的合金鑄鐵中，還含有某些合金元素。所有這些元素的存在及其含量，都將直接影響鑄鐵的組織和性能。 　　由于鑄鐵中的碳主要是以石墨(G)形式存在的，所以鑄鐵的組織是由金屬基體和石墨所組成的。鑄鐵的金屬基體有珠光體、鐵素體和珠光 體加鐵素體三類，它們相當于鋼的組織。因此，鑄鐵的組織特點，可以看成是在鋼的基體上分布著不同形狀的石墨。 　　2.鑄鐵的性能特點 　　鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性要比碳鋼低。雖然鑄鐵的機械性能不如鋼，但由于石墨的存在，卻賦予鑄鐵許多為鋼所不及的性能。如良好的耐磨性、高消振性、低缺口敏感性以及優(yōu)良的切削加工性能。此外 ，鑄鐵的碳含量高，其成分接近于共晶成分，因此鑄鐵的熔點低，約為1200℃左右，鐵水流動性好，由于石墨結(jié)晶時體積膨脹，所以傳送收縮率小，其鑄造性能優(yōu)于鋼，因而通常采用鑄造方法制成鑄件使用，故稱之為鑄鐵。 8性能 　　1.優(yōu)良的鑄造性能 　　由于友鑄鐵的化學成分接近共晶點，所以鐵水流動性好，可以鑄造非常復雜的零件。另外，由于石墨比容較大，使鑄件凝固時的收縮量減少，可簡化工藝，減輕鑄件的應力并可得到致密的組織。 　　2.優(yōu)良的耐磨性和消震性 　　石墨本身具有潤滑作用，石墨掉落后的空洞能吸附和儲存潤滑油，使鑄件有良好的耐磨性。此外，由于鑄件中帶有硬度很高的磷共晶，又能使抗磨能力進一步提高，這對于制備活塞環(huán)、氣缸套等受摩擦零件具有重要意義。 　　石墨可以阻止后動的傳播，灰鑄鐵的消夸大能力是鋼的10倍，常用來制作承受振動的機床底座。 　　3.較低的缺口敏感性和良好的切削加工性能 　　灰鑄鐵中由于石墨的存在，相當于存在很多小的缺口時表面的缺陷、缺口等幾乎沒有敏感性，因此，表面的缺陷對鑄鐵的疲勞強度影響較小 ，但其疲勞強度比鋼要低。由于發(fā)鑄鐵中的石墨可以起斷屑作用和對刀具的潤滑起減障作用，所以其可切削加工性是優(yōu)良的。 　　4.灰鑄鐵的機械性能 　　鑄鐵的抗拉強度、塑性、韌性及彈性模量都低于碳素銹鋼，如表所示?；诣T鐵的抗壓強度和硬度主要取決于基體組織。灰鑄鐵的抗壓強度一般比抗拉強度高出三四倍 ，這是灰鑄鐵的一種特性。因此，與其把灰鑄鐵用作抗拉零件還不如做耐壓零件更適合。這就是廣泛用作機床床身和支柱受耐壓零件的原因。