Cast iron
碳含量>2%的铁碳合金，以铸造性能著称。
铸铁是一类碳含量超过2%、硅含量约1–3%的铁碳合金。其价值源于相对较低的熔点、良好的流动性、铸造性、优异的机械加工性和耐磨性，使其成为广泛应用于管道、机械和汽车零部件的工程材料。最早的铸铁制品可追溯至公元前8世纪的中国江苏地区，在古代中国被用于武器、农业和建筑。
Quick Facts
- Field
- Metallurgy, Engineering
- Known for
- Low melting point
- castability
- use in pipes
- engines
- and bridges
- Earliest artifacts
- 8th century BC
- Jiangsu
- China
- First cast iron bridge
- 1770s
- Iron Bridge
- Shropshire
- England
Facts from the source article.
背景与渊源
铸铁由生铁制成，生铁是铁矿石在高炉中熔炼的产物。它可直接由熔融生铁生产，或通过将生铁与铁、钢、石灰石和焦炭重熔，同时去除磷、硫等杂质。碳和硅含量被调整至所需水平，铸造前可能添加其他元素。现代熔炼常采用电感应炉或电弧炉，冲天炉也有使用。
合金元素决定了碳的形式：白口铸铁中碳与渗碳体结合，使其坚硬但脆性大；灰口铸铁中石墨片可偏转裂纹；球墨铸铁中球形石墨结节可阻止裂纹扩展。硅促使碳析出溶液，促进石墨形成，而锰、铬等元素则促进碳化物形成。镍和铜可在不改变石墨量的情况下提高强度和机械加工性。
铸铁在15世纪法国勃艮第被用于制造大炮和炮弹，并在宗教改革时期的英格兰得到应用。第一座铸铁桥由亚伯拉罕·达比三世于18世纪70年代在英格兰什罗普郡建造。铸铁也曾用于建筑施工。
阅读指南
铸铁的重要性在于其低熔点、良好的流动性、铸造性、机械加工性和耐磨性的结合，使其成为基础性工程材料。其应用范围涵盖管道、汽车气缸盖、变速箱壳体以及渣浆泵和磨机的耐磨表面。通过合金化调整性能——生产白口、灰口或球墨铸铁——可实现针对不同用途的定制性能。历史上，铸铁使古代中国能够大规模生产武器，后来通过大炮、桥梁和建筑施工支撑了工业革命。其遗产包括工程里程碑——铁桥。然而，铸铁极难焊接，除可锻铸铁外通常脆性较大。材料的摩擦学行为受微观结构影响，影响滑动接触中的耐磨性。尽管面临钢及其他合金的竞争，铸铁因其成本效益和多功能性仍被广泛使用。