飛機空氣動力特性

[拼音]：zhutie

[英文]：cast iron

含碳量在 2％以上的鐵、碳鑄造合金。鑄鐵除鐵、碳以外還含有矽、錳、磷和硫等元素。工業用鑄鐵含碳量常在2.0～4.0％，含矽1.0～3.0％。鑄鐵中碳矽是影響顯微組織和效能的主要元素。碳在鑄鐵中可以兩種不同形態存在。一種是碳和鐵化合成的碳化鐵，通常稱為滲碳體；另一種是以遊離石墨形態存在。磷和硫在一般情況下是有害的雜質，應儘量減少。鑄鐵還可以含有其他合金元素，稱為合金鑄鐵。

簡史

中國早在2000多年前就把鑄鐵作為一種金屬材料，用於製造各種用具。鑄鐵雖然歷史悠久，但直到19世紀中葉，抗拉強度還只有60～80兆帕。後來人們開始研究在鑄鐵熔化時加入廢鋼來提高強度，但當抗拉強度超過200兆帕時，再進一步增加廢鋼量反而會使機械效能惡化。第一次世界大戰以後，創造了一種提高鑄鐵抗拉強度的新方法──孕育處理。孕育處理是在鐵水澆注前的短時間內向鐵水中加入一種或數種微量物質如矽、鈣、鉛、鈰、鋯等的合金，以改變鑄鐵的晶體組織，從而改善其效能的一種冶金處理方法。人們掌握了這種方法便能夠對鑄鐵金相組織、石墨大小和分佈狀況進行控制，使鑄鐵的抗拉強度得到成倍的提高。隨後，人們通過孕育的啟發，採用變質處理方法創造了球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵，既提高了抗拉強度，又提高了鑄鐵的韌性。鑄鐵的變質處理就是在鐵水中加入少量特殊物質，以強烈地改變鑄鐵的結晶條件，從而改變鑄鐵中的石墨形態來提高其效能。

特點和應用

鑄鐵以其特有的效能廣泛應用於各個領域，特別是它的鑄造效能優越，適用於製造形狀複雜或壁薄的鑄件。鑄鐵中由於存在石墨，摩擦阻力減小，適於作耐磨零件。它吸震能力強，又可用於內燃機零件。此外，它還具有對大氣和土壤的耐蝕性，因而可用於製作各種管道。

鑄鐵的強度範圍較廣，從100兆帕至400兆帕，可根據鑄件的用途，有效地利用鑄鐵的特性。如用以製造汽缸體、活塞環、耐水壓零件、飛輪、機床部件、閥類、鑄鐵管、鋼錠模、薄壁鑄件、制動鼓、制動片和日用品等。

種類

鑄鐵可分為灰口鑄鐵、白口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和合金鑄鐵6大類。

灰口鑄鐵

含碳量較高，碳主要以片狀石墨形態存在，斷口呈灰色（圖1）。金相組織中以鐵素體基體加片狀石墨者，為鐵素體灰口鑄鐵，是灰口鑄鐵中最軟的一類，抗拉強度在150兆帕以下；組織中以珠光體基體加片狀石墨者，為珠光體灰口鑄鐵。珠光體鑄鐵比鐵素體鑄鐵硬，抗拉強度一般在 300兆帕左右。灰口鑄鐵熔點低，凝固時收縮小，具有鑄鐵的各種優點，成本也較低，因此應用最廣。在世界鑄件產量中，灰口鑄鐵件約佔70％。

白口鑄鐵

鑄鐵中的碳完全以滲碳體的形態存在。組織為珠光體和遊離滲碳體，斷口呈銀白色。白口鑄鐵是含碳量和含矽量較低的一種鑄鐵。低碳形成石墨的可能性小，矽成分低而不促進石墨化，凝固時沒有石墨析出，所以收縮較大，易產生縮孔、縮鬆和裂紋等缺陷。白口鑄鐵脆性大，不能承受衝擊載荷，應用受到限制，一般要採用熱處理和合金化的方法來改善它的基體組織。但它有很高的硬度，在高的壓縮應力下具有良好的耐磨性。白口鑄鐵除用作可鍛鑄鐵的坯件外，主要用於抗磨零件。

可鍛鑄鐵

白口鑄鐵經熱處理後，滲碳體分解，碳以石墨形態呈團絮狀分佈於基體組織中（見可鍛鑄鐵）。

球墨鑄鐵

鑄鐵中石墨呈球狀分佈於基體組織中(見球墨鑄鐵)。

蠕墨鑄鐵

普通灰口鑄鐵鐵水用含鎂或稀土元素的蠕化劑處理後，鑄態下石墨變得短而粗，端部變純分佈於基體組織中。石墨的形狀很像蠕蟲，故稱為蠕墨鑄鐵（圖2），其化學成分與球墨鑄鐵相似，機械效能接近於球墨鑄鐵，而導熱效能比球墨鑄鐵好，接近於普通灰口鑄鐵。這種鑄鐵一般用於製造高強度同時又受熱衝擊的零件，或要求組織緻密和耐壓的零件，如發動機缸蓋、排氣管、液壓閥及玻璃模具等。