冶炼时，在铁水中加入一定的合金元素所获得的铸铁称为合金铸铁。它比其他铸铁具有更高的力学性能，且具备某些特殊性能，因此，合金铸铁得到越来越多的开发和利用。

1.高强度合金铸铁

在稀土镁球墨铸铁的基础上加入少量的铜和钼，就得到这种高强度合金铸铁，铜和钼的加入主要起细化晶粒，提高强度、硬度的作用。如稀土镁铜钼合金铸铁或稀土镁钼合金铸铁，这类铸铁强度高、价格低廉，可以代替合金钢用来制造柴油机曲轴、连杆和部分变速箱齿轮等。

2.耐磨合金铸铁

在铸铁的基础上添加一定量的锰和磷，会大幅度地提高材料的耐磨性，常用的有中锰球墨铸铁，可代替65Mn 制造农用机械上的易损件，如犁铧、翻土板和球磨机里的磨球等； 高磷合金铸铁，可用于制造汽车、拖拉机上的气缸套等。

3.耐热合金铸

在铸铁里加入一定量的硅、铝、铬等合金元素，会使铸件表面形成一层致密的氧化膜，起到保护内层不再被氧化的作用，提高了铸件的耐热性，如中硅球墨铸铁可用于制造加热炉炉门和热阀门盖等，高硅球墨铸铁可用于制造炉底板、炉衬板和换热器等。

任务回顾

随着汽车技术的发展，汽车的功能日益完善，汽车的结构越来越复杂，传统的汽车通常由几千个零件组成，现代高级轿车由几万个零部件组成。为满足汽车节能、环保、安全、舒适的要求，实现轻量化、高强度、高性能的目标，构成汽车的材料也发生了巨大的变化。

任务实施

在汽车上，重量为50% ～70%的金属材料为铸铁，如发动机缸体，缸体材料应具有足够的强度、良好的浇注性和切削性，且价格要低，因此常用的缸体材料是铸铁、合金铸铁；曲轴是发动机中最重要的部件，要求有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。曲轴用材料的发展趋势是以球铁曲轴替代锻钢曲轴，以铸态珠光体球铁曲轴替代热处理曲轴，如图5 -17 所示。科技的发展、新型铸铁的不断出现为铸铁的广泛应用开辟了更广泛的前景，目前有些零部件（曲轴、齿轮） 形成了以铁代钢的趋势。(www.daowen.com)

图5-17　曲轴

铸铁术

公元前4 世纪，中国人发明了铸铁术。中国至少在公元前4 世纪已经运用鼓风炉来铸铁。除此之外，能提供高温的煤是从4 世纪，或更早一些的时候开始作为燃料被使用的。

商周时期高度发展的青铜冶铸业从生产能力到矿石燃料整备、筑炉、制范技术，为铸铁技术的发明和迅速发展提供了基础。最初的铸铁件形制与同类青铜铸件相近。铁矿石由竖炉熔炼，得到铁水后直接用陶范铸造。早期的铸铁都是高碳低硅的白口铁，性脆硬，易断裂。为使铸铁能用于制造生产工具，战国前期发明了韧性铸铁，通过脱碳热处理和石墨化热处理，分别获得脱碳不完全的白心韧性铸铁和黑心韧性铸铁［金相组织（黑心韧性铸铁）］。

战国中期以后，铸铁器逐步取代铜、木、石、蚌器，成为主要的生产工具，出土实物有犁、铧、铲、镰、锄、斧、锛、凿等。对铁器的大量需求促成了铁范（铸铁金属型） 的发明。1953 年，河北兴隆燕国冶铸遗址出土的铁范曾用来铸造铁斧、锄、镰和车具。

秦汉时期，冶铁业有了很大的发展。汉武帝实行盐铁官营，在全国设立49 处铁官，促进了铸铁技术的推广和进步。汉代已有炉膛容积达40 ～50 m3 的炼铁炉，使用人力、畜力和水力鼓风。南阳瓦房庄冶铁遗址有专设的铸铁工区和高约2 m 的化铁炉。铁范的应用在汉代更为普遍，除直接用来铸造各种生产工具和构件外，后来还用以铸造成形铁板，再通过脱碳热处理得到钢质板材，用以锻打成形器件。公元10 世纪，已能铸造重达50 t 的特大型铁铸件。

铸铁热处理技术在此期间有明显的进步。由于铸铁都用木炭熔炼，碳含量大多在共晶点附近，而其他元素含量较低，因此其属于较纯的铁碳合金。不少器件用铁范铸造，壁厚一般在3 ～5 mm，属于薄壁铸件。在实践中，已采用了较为合理的热处理规范，因而所得的韧性铸铁件质量较好。白心韧性铸铁件多数处理完全，很少残留渗碳体和析出石墨。黑心韧性铸铁件多数以铁素体和珠光体为基体，一部分以铁素体或珠光体为基体，石墨形状与现代同类材质相近。特别是西汉后期已出现具有球状石墨的高强度铸铁，如巩县铁生沟出土的铁，在铁素体-珠光体基体上均匀分布着典型的、圆度较好的球状石墨，偏光下呈放射状，石墨通过高温分解、扫描电镜等多种手段检测，证实与现代球墨铸铁中的石墨球相似，被认为是铸后经退火形成的。这些工艺在南北朝时期仍被使用，对封建社会前期生产力的发展起到了重要作用。同时，生铁冶铸作为中国古代冶铁业的技术基础，对钢铁冶炼的发展有深远的影响。

铸铁在封建社会后期被广泛用作农具（如犁和犁镜）、煮盐用牢盆、铁炮和艺术铸件等。公元10 世纪已能铸造重达50 t 的特大型铁铸件（如河北沧州铁狮子）。五代以后，铁建筑物增加，如有湖北当阳的北宋铁塔。唐宋时期南方冶铁生产发展迅速，湖北、湖南、广东、福建等地的铁都以质地良好著称。广东佛山成为著名的冶铸中心，所产铁锅远销东南亚。泥型铸造、铸锅等传统铸铁工艺于近代仍被使用，在生产中起了一定作用。

现代所知的早期铸铁器件如江苏六合铁丸、湖南长沙铁鼎等，其年代都在公元前6 世纪左右，这与《左转》 昭公二十九年（公元前513 年） “赋晋国一鼓铁以铸刑鼎” 的记载是相符合的。