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各种铁的合金材料介绍

1、马口铁:

马口铁又名镀锡(Sn)铁,是电镀锡薄钢板的俗称,英文缩写为SPTE,是指两面镀有商业纯锡的冷轧低碳薄钢板或钢带。锡主要起防止腐蚀与生锈的作用。它将钢的强度和成型性与锡的耐蚀性、锡焊性和美观的外表结合于一种材料之中,具有耐腐蚀、无毒、强度高、延展性好的特性。

马口铁是表面镀有一层锡的铁皮,它不易生锈,又叫镀锡铁。这种镀层钢板在中国很长时间称为“马口铁”,源由:

⑴说法一是当时制造罐头用的镀锡薄板是从澳门(英文名Macao可读作马口)进口的,所以叫“马口铁”。

(⑵说法二是中国过去用这种镀锡薄板制造煤油灯的灯头,形如马口,所以叫“马口铁”。“马口铁”这个名称不确切,因此,1973年中国镀锡薄板会议时已正名为镀锡薄板,正式文件不再使用“马口铁”这个名称。

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2、白口铁:

白口铁是指碳以游离碳化物形式析出的铸铁,断口呈白色。生铁中的一种,含C量~2.5%,Si<1%,因断截面呈现白色而得名。

常见的白口铸铁按基体有:贝氏体白口铸铁、马氏体白口铸铁;白口铸铁常用于耐磨/抗磨的场合。如:高铬铸铁,断口呈暗白色,品粒粗大,有明显方向性。不含石墨的铸铁,几乎全部的碳都与铁形成Fe3C,具有很大的硬度和脆性,不能承受冷加工,也不能承受热加工,只能直较用于铸造状态。

⑴低合金白口铸铁:

在普通白口铸铁中添加少量合金元素,可以提高碳化物显微硬度,强化金属基体,从而可以提高耐磨性。含Cr、Mo、Cu等元素的白口铸铁通常用冲天炉熔炼,大多在铸态下使用,因此成本较低。但这种白口铸铁金相组织中的碳化物仍为连续网状,因而脆性仍较大,适用于对耐磨性和韧性要求不太高的场合。加入硼(B)0.15%~0.55%,硼主要进入碳化物中,也可以提高耐磨性。

(2中合金白口铸铁:

以铬为主要合金元素,加入Cr量达9%时,组织中即出现(Cr,Fe)7C3。碳化物,它的硬度高达1300 ~1800HV。这种碳化物呈孤立杆状或板状形态,连续性差,所以韧性好、强度高。除铬外,中合金白口铸铁还有:

①镍硬白口铸铁,国际镍公司的牌号有Ni—Hard1、2、3、4四种。含镍量多在3%~5%之间,含铬量可分为2%Cr和9%Cr两种。前一种碳化物为(Fe,Cr)3C,硬度为1100 ~150OHV,高于Fe3C的硬度900 ~100OHV。后一种大部分为(Cr,Fe)7C3,硬度更高。Ni一Hard1、2、3三种均是含2%Cr这一类,其区别主要在于碳含量的不同,碳高耐磨性好、韧性差;碳低则反之。国际镍公司还有两种特殊材料:高碳Ni—Hard4,这种材料耐磨性高而冲击疲劳寿命并不高;另一种含硼Ni—Hard1,含硼量为0.25%~1.0%,碉可使马氏体基体的硬度高达1000HV,这种材料用于冲击负荷较简单的铸件。

②锰白口铸铁:有较高的锰量抑制了珠光体,稳定了奥氏体。在组织中出现一定量马氏体,但有较多残余奥氏体。这种铸铁含锰量为5%~8%,成本低,但耐磨性较低,铸造性能也差。

③锰钨白口铸铁:中国锰钨1号耐磨铸铁用于要求机械加工的零件﹔锰钨2号耐磨铸铁具有较高硬度。通常这两种均在铸态使用。

④钨铬白口铸铁:中国有W5Cr4、W9Cr6、W16Cr2三种牌号,主要用于冲击载荷大、低应力冲蚀磨料磨损和高应力碾磨磨料磨损的场合。由于钨价格较高而使应用受到限制。

⑤中铬白口铸铁:Ni—Hard4是中铬型的白口铸铁,需要加入大量贵重的镍。为了节约,用铜、钼、锰联合合金化,可以达到相同的目的,其含铜量为2%~3%,含钼量为0.3%~0.5%,含锰量为1.5%~2.0%。其力学性能与Ni—Hard4相似。

⑶高合金白口铸铁:

用得最广泛的是含Cr量为12% ~20%的高铬白口铸铁,组织中形成(Cr,Fe)7C3的碳化物。高铬白口铸铁通常要进行高温热处理析出二次碳化物,冷却时奥氏体转变成为马氏体。高铬白口铸铁在干磨中有广泛应用,如炼铁高炉料盅和溜槽衬板等。美国克里马克斯(Climax)钼公司有15~3(含15%Cr~3%Mo)、15~2~1(含15%Cr~2%Mo~1%Cu)两种牌号。15~3又以碳量的高低来划分为超高碳、高碳、中碳及低碳四种。低碳的韧性好而硬度低,适用于冲击载荷比较大的场合;高碳的则用于冲击载荷小的场合,表现出良好的耐磨性。白口铸铁的耐磨性和其他抗磨材料一样,既有本身材质性能的影响,又有磨料性质、工作介质、工作条件等的影响。为此,要获得良好的耐磨性,必须通过分析进行恰当地选用才能取得较好的效果

3、灰口铁:

灰口铁是生铁中的一种,又称铸造生铁。含碳量约3%,含硅约2%。晰面呈深灰色。

4、磨砂铁:

磨砂铁和一般马口铁都是马口铁材质,磨砂铁在普通马口铁基础上增加了磨砂工艺,表面的颗粒感增加产品的品质。

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5、生铁:

生铁是含碳量大于2%的铁碳合金,工业生铁含似量一般在2.11%~4.3%,并含Si、Mn、S、P等元素,是用铁矿石经高炉冶炼的产品。根据生铁里碳存在形态的不同,又可分为炼钢生铁、铸造生铁等几种。生铁性能为坚硬、耐磨、铸造性好,但生铁脆,不能锻压。

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6、熟铁:

熟铁是指用生铁精炼而成的比较纯的铁。含碳量约在0.02%以下,又叫锻铁、纯铁。熟铁质地很软,塑性好,延展性好,可以拉成丝,强度和硬度均较低,容易锻造和焊较。

一般含C量小于0.0218%的叫熟铁或纯铁,含C量在0.0218-2.11%的叫钢,含C量在2.11%~4.3%的叫生铁。熟铁软,塑性好,容易变形,强度和硬度均较低,用途不广;生铁含碳很多,硬而脆,几乎没有塑性。

7、铸铁:

含碳量在2%以上的铁碳合金。工业用铸铁一股含碳量为2.5%~3.5%。碳在铸铁中多以石墨形态存在,有时也以渗碳体形态存在。除碳外,铸铁中还含有1%~3%的硅,以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、路、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。铸铁可分为:

①灰口铸铁。含碳量较高(2.7%~4.0% ),碳主要以片状石墨形态存在,断口呈灰色,简称灰铁。熔点低( 1145 ~1250℃),凝固时收缩量小,抗压强度和硬度接近碳素钢,减震性好。由于片状石墨存在,故耐磨性好。铸造性能和切削加工较好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。其牌号以“HT”后面附两组数字。例如:HT20-40(第一数字表示最低抗拉强度,第二组数字表示最低抗弯强度)。

②白口铸铁。碳、硅含量较低,碳主要以渗碳体形态存在,断口呈银白色。凝固时收缩大,易产生缩孔、裂纹。硬度高,脆性大,不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。

③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得,石墨呈团絮状分布,简称韧铁。其组织性能均匀,耐磨损,有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。

④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得,析出的石墨呈球状,简称球铁。碳全部或大部分以白由状态的球状石墨存在,断口成银灰色。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。其牌号以“QT”后面附两组数字表示,例如:QT45-5(第一组数字表示最低抗拉强度,第二组数字表示最低延伸率)。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。

⑤蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得,析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近,铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。

⑥合金铸铁件。普通铸铁加入适量合金元素(如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等)获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化,从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。

8、铅铁、白铁:

镀锌铁是指通过镀锌工艺在铁皮上进行镀锌而制成的一种锌铁合金的产品。表面镀锌的铁皮不易生锈。通称铅铁、白铁。如果镀层破坏,还可以形成锌铁原电池,铁做正极,利用牺牲阳极的阴极保护法原理,铁受到保护。白铁和白口铁虽然都是铁的合金,但两者不属于同种物质。

(责任编辑:化学自习室)
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