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鑄鐵是一組碳含量超過2%的鐵碳合金。它的實用性來自于其相對較低的熔化溫度。合金成分在斷裂時影響其顏色:白口鑄鐵有碳化物雜質(zhì),允許裂紋直接通過;灰口鑄鐵有石墨片,使通過的裂紋偏移,并在材料斷裂時引發(fā)無數(shù)新的裂紋;而球墨鑄鐵有球形石墨"結(jié)節(jié)",阻止裂紋進一步發(fā)展。
碳(C)的含量為1.8-4wt%,硅(Si)為1-3wt%,是鑄鐵的主要合金元素。碳含量較低的鐵合金被稱為鋼。
除了可鍛鑄鐵之外,鑄鐵往往是脆性的。鑄鐵具有相對較低的熔點、良好的流動性、可鑄性、優(yōu)良的可加工性、抗變形性和耐磨性,已成為一種應(yīng)用廣泛的工程材料,被用于管道、機器和汽車工業(yè)部件,如氣缸蓋、氣缸體和變速箱殼體。它能抵御氧化的破壞,但很難焊接。
較早的鑄鐵文物可以追溯到公元前5世紀,由考古學(xué)家在現(xiàn)在中國的江蘇發(fā)現(xiàn)。鑄鐵在中國古代被用于戰(zhàn)爭、農(nóng)業(yè)和建筑。在15世紀,鑄鐵在法國勃艮第和英國宗教改革期間被用于制造大炮。 初座鑄鐵橋是在1770年代由亞伯拉罕-達比三世建造的,被稱為英國什羅普郡的鐵橋。鑄鐵也被用于建造建筑物。
鑄鐵是由生鐵制成的,生鐵是高爐中熔化鐵礦石的產(chǎn)物。鑄鐵可以直接由熔化的生鐵制成,也可以通過重新熔化生鐵制成,[4]通常與大量的鐵、鋼、石灰石、碳(焦炭)一起,并采取各種措施去除不良的污染物。磷和硫可以從鐵水中燒掉,但這也會燒掉碳,必須加以補充。根據(jù)不同的應(yīng)用,碳和硅的含量被調(diào)整到所需的水平,可能分別為2-3.5%和1-3%。如果需要,在通過鑄造生產(chǎn)形式之前,其他元素會被添加到熔體中。
鑄鐵有時在被稱為沖天爐的特殊類型的高爐中熔化,但在現(xiàn)代應(yīng)用中,它更經(jīng)常在電感應(yīng)爐或電弧爐中熔化。熔化完成后,熔化的鑄鐵被倒入一個保溫爐或鋼包中。
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