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2 铁—碳相图及其应用
正是因为铸铁的组织与铸铁的力学性能、铸造性能和使用性能，甚至切削加工性能等息息相关，我们就必须要掌握铸铁组织的形成规律，以达到控制组织和性能的目的。铁—碳平衡图就是掌握凝固过程及其形成组织极好工具，从中可以了解铸铁的凝固规律，控制所获得凝固组织的种类、形状和多少。
另外，生产中有多种因素会影响铸铁组织的形成，从铁—碳平衡图上也可一目了然地分析出这些因素对组织的影响情况，从而可通过控制形成的组织类型和数量来控制铸件的性能。
所以，铸造技术人员必须具备熟练应用铁—碳平衡图的能力，这样才能在生产实践中对铸件产生的各类问题进行有理论依据的分析和找出有针对性的解决办法。
2.1 铸铁的分类
铸铁是一种以Fe、C、Si为基础的多元合金，其中碳含量（质量分数）为2.0%~4.0%。铸铁成分中除C、Si外，还有Mn、P、S，号称五大元素。
在铸铁中加入Al、Cr、Ni、Mn等合金元素，可满足耐热、抗磨、耐腐蚀等性能要求，所形成的合金铸铁又称为特种铸铁。
按使用性能，铸铁可被分为工程结构件铸铁与特种性能铸铁两大类（见表14）。
表14 铸铁的分类
类别 工程结构件铸灰铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁 组织 基体+片状石墨 基体+球状石墨 基体+蠕虫状石墨（+少量球状精选文档
断口 灰口 灰口 灰口 .
铁 石墨） 生坯：白口 可锻铸铁 基体+团絮状石墨 退火后：灰口 抗磨铸铁 基体+渗碳体 表层：基体+渗碳体 冷硬铸铁 内层：基体+石墨 耐热铸铁 耐腐蚀铸铁 基体+片状或球状石墨 基体+片状或球状石墨 白口 表层：白口 内层：灰口 灰口 灰口 特种性能铸铁
2.2 铁—碳双重相图
2.2.1 铁—碳双重相图的基本概念
表示合金状态与温度、成分之间关系的图形称为合金相图，是研究合金结晶过程中组织形成与变化规律的工具。在极缓慢冷却条件下，不同成分的铁—碳合金在不同温度时形成各类组织的图形为铁—碳合金相图。
铸铁中的碳能以石墨或渗碳体两种独立相存在，因此铁—碳相图存在两重性，即铁—石墨（C）相图与铁—渗碳体（Fe3C）相图。在一定条件下，Fe—Fe3C系相图可以向Fe—C系相图转化，所以Fe—C为稳定系平衡相图，Fe—Fe3C为亚稳定系相图（见图16）。
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图16 Fe—C（石墨）、Fe—Fe3C双重相图
铸铁中的高碳相只有两种：石墨与渗碳体，石墨（G）为100%的碳，渗碳体（Fe3C）含碳量仅为6.67%。在生产中常用的三角试块的尖端处为白口，此处碳以Fe3C出现；三角试块厚的部位为灰口，此处碳以G形式出现。这说明，同一成分的铸铁既可按Fe—Fe3C相图结晶，也可按 Fe—C相图结晶，因此，研究铸铁时，必须研究铁—碳合金的双重相图。
2.2.2 铁—碳相图与铸铁的结晶
铸铁在凝固过程中要经过三个结晶阶段，即析出初相、共晶转变、共析转
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铸铁的基础知识
