鑄鐵
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| 鋼、鐵、以及其他鐵合金 |
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| 鐵碳合金中的相與顯微組織 |
| 鋼（按成分分類） |
| 鋼（按應用分類） |
| 其他含鐵材料 |
| 鍛鐵（熟鐵、工業純鐵，含碳量≤0.04%） |
鑄鐵（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，適合用在鑄造上。鑄鐵合金中的元素決定了其中碳存在的型式：白鑄鐵（white cast iron）裏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，會沿着雪明碳鐵延伸。灰口鑄鐵（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。
鑄鐵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、汽缸本體以及變速器齒輪箱外殼。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，是考古學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。
分類[編輯]
一般可分為白口鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。其中白口鑄鐵中的碳絕大部分以雪明碳鐵（Fe3C）的形式存在；灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵及蠕墨鑄鐵中的碳基本以石墨形式存在，部分存在於波來体中。
白口鑄鐵[編輯]
白口鑄鐵（White cast iron）中的碳絕大部分以雪明碳鐵（Fe3C）的形式存在，斷口呈白亮色，性質脆硬，極少單獨使用。白口鑄鐵是製造可鍛鑄鐵的中間品，表層為白口鑄鐵的冷硬鑄鐵常用作軋輥。
灰口鑄鐵[編輯]
灰口鑄鐵（簡稱灰鑄鐵，英語：Grey cast iron），石墨呈片狀，其成本低廉，鑄造性、加工性、減震性及金屬間摩擦性均優良，時至今日仍然是工業中應用最廣泛的鑄鐵類型。但是，由於片狀石墨對基體的嚴重割裂作用，灰鑄鐵強度低、塑性差。
可鍛鑄鐵[編輯]
可鍛鑄鐵（Malleable cast iron）是由一定成分的白口鑄鐵經石墨化退火（2-9天）獲得的，石墨呈團絮狀，塑性比灰鑄鐵高。根據金相組織的不同分為黑心可鍛鑄鐵、波來体可鍛鑄鐵和白心可鍛鑄鐵。[4]
球墨鑄鐵[編輯]
球墨鑄鐵（Ductile cast iron）是將白口鑄鐵經過球化和孕育處理後得到的高性能鑄鐵，析出的石墨呈球狀故稱為球墨鑄鐵。球墨鑄鐵的塑性和韌性相對於普通鑄鐵都得到了大幅度提高，故而可以在一些範圍「以鐵代鋼」。
蠕墨鑄鐵[編輯]
蠕墨鑄鐵中石墨呈蠕蟲狀，頭部較圓、具有比灰鑄鐵強度高，比球墨鑄鐵鑄造性能好、耐熱疲勞性能好的優點。
合金鑄鐵[編輯]
合金鑄鐵（Alloy cast iron）添加鎳、鉻、錳、釩、鈦等元素，便於熱處理時改善組織從而改進強度、耐磨性。
參見[編輯]
參考文獻[編輯]
- ^ 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.
- ^ 安繼儒. 中外常用金属材料手册. 陝西科學技術出版社. 1998: 1. ISBN 9787536928930.
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