第2章 常用金屬材料的品種與特點

2.1 生鐵及鐵合金

2.1.1 生鐵的化學成分有什么要求？它有哪些特點？

生鐵是鐵礦石經高爐冶煉所得到的產品。生鐵中碳的質量分數超過2%，錳的質量分數不超過30.0%，硅的質量分數不超過8.0%，磷的質量分數不超過3.0%，鉻的質量分數不超過10.0%，其他合金元素總的質量分數不超過10.0%。

生鐵耐磨性和鑄造性好，但質硬而脆，缺乏韌性，幾乎沒有塑性變形能力，因此不能通過鍛造、軋制、拉拔等方法加工成形。

2.1.2 常用的生鐵有哪幾種？

常用的生鐵有煉鋼用生鐵、鑄造用生鐵、球墨鑄鐵用生鐵、含釩生鐵、含鎳生鐵、脫碳低磷生鐵、鑄造用磷銅鈦低合金耐磨生鐵等。

1）煉鋼用生鐵按含硅量分成3個牌號：L03、L07和L10。各牌號按含錳量分為3組，按含磷（P）量分為4級，按含硫量分為3類。

2）鑄造用生鐵按含硅量分成6個牌號：Z34、Z30、Z26、Z22、Z18和Z14。各牌號按含錳量分位3組，按含磷量分為5級，按含硫量分為3類。

3）球墨鑄鐵用生鐵按含硅量分成2個牌號：Q10和Q12。各牌號按含鈦量分成2擋，按含錳量分為3組，按含磷量分為3級，按含硫量分為4類。

4）含釩生鐵按含釩量分成4個牌號：V02、V03、V04和V05。各牌號按含磷量分為3級，按含硫量分為3類。

5）含鎳生鐵按含鎳量分成12個牌號：FeNi4.5、FeNi5.5、FeNi6.5、FeNi7.5、FeNi8.5、FeNi9.5、FeNi10.5、FeNi11.5、FeNi12.5、FeNi13.5、FeNi14.5和FeNi15。各牌號按雜質含量分為兩級。

6）脫碳低磷生鐵按含碳量分成3個牌號：TL10、TL14和TL18。

7）鑄造用磷銅鈦低合金耐磨生鐵按含硅量分成6個牌號：NMZ34、NMZ30、NMZ26、NMZ22、NMZ18和NMZ14。各牌號按含錳量分為3組，按含硫量分3類，按含磷量分為3級，按含銅量分為兩級。

2.1.3 鐵合金分哪幾種？

鐵合金的品種很多，一般按照其所含元素分類，例如：

（1）硅鐵 硅的質量分數多為60%～95%。

（2）錳鐵 有如下幾種：

1）高爐錳鐵：錳的質量分數為60%～82%，碳的質量分數為7.0%或7.5%。

2）高碳電爐錳鐵：錳的質量分數為65%～82%，碳的質量分數為7.0%～8.0%。

3）中碳電爐錳鐵：錳的質量分數為75%～85%，碳的質量分數為1.0%～2.0%。

4）低碳電爐錳鐵：錳的質量分數為80%～92%，碳的質量分數為0.2%～0.7%。

（3）鉻鐵 有如下幾種：

1）高碳鉻鐵：鉻的質量分數限定范圍者為60%～72%，分級者為60.0%或52.0%；碳的質量分數為6.0～10.0%。

2）中碳鉻鐵：鉻的質量分數限定范圍者為60.0%～70.0%，分級者為60.0%或52.0%；碳的質量分數為1.0～4.0%。

3）低碳鉻鐵：鉻的質量分數規定同中碳鉻鐵；碳的質量分數為0.25%～0.50%。

4）微碳鉻鐵：鉻的質量分數規定同中碳鉻鐵；碳的質量分數為0.03%～0.15%。

5）真空法微碳鉻鐵：鉻的質量分數為65.0%；碳的質量分數為0.010%～0.100%。

（4）其他鐵合金 除了以上幾類鐵合金外，還有鎢鐵、鉬鐵、鈦鐵、釩鐵、磷鐵、硼鐵、鎳鐵、鈮鐵、鋯鐵、稀土合金等。

2.1.4 各類鐵合金在生產中有什么用途？

（1）硅鐵 硅鐵是以焦炭、鋼屑、石英（或硅石）為原料，用電爐冶煉制成的。由于硅和氧很容易化合成二氧化硅，所以硅鐵作為脫氧劑常用于煉鋼；同時由于二氧化硅生成時放出大量的熱，所以在脫氧的同時，對提高鋼液溫度也是有利的。硅鐵作為合金元素加入劑，廣泛用于低合金結構鋼、合結鋼、彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼及電工硅鋼之中。此外，硅鐵在鐵合金生產及化學工業中，常用作還原劑。純硅中硅的質量分數達95%～99%，常用來制造單晶硅或配制有色合金。

（2）錳鐵 錳鐵是以錳礦石為原料，在高爐或電爐中熔煉而成的。錳鐵也是鋼中常用的脫氧劑，錳還有脫硫和減少硫的有害影響的作用。因此，在各種鋼和鑄鐵中，幾乎都含有一定數量的錳。錳鐵還作為重要的合金劑，廣泛地用于結構鋼、工具鋼、不銹耐熱鋼、耐磨鋼等合金鋼中。

（3）鉻鐵 鉻鐵在煉鋼中作為合金加入劑。

（4）其他鐵合金 這些鐵合金大多是在電爐中冶煉的，由于其中所含的元素有些比較稀貴或由于生產工藝比較復雜，因此使用過程中雖然其脫氧能力較強，但并不用作脫氧劑，而主要用作合金加入劑。