白口鑄鐵(white cast iron)

碳以滲碳體形態存在的鑄鐵，其斷面為灰白色。是一種良好抗磨材料，在磨料磨損條件下工作。白口鑄鐵包括普通白口鑄鐵、低合金白口鑄鐵、中合金白口鑄鐵，高合金白口鑄鐵。中國有國家標準(G.B8263—87)。

普通白口鑄鐵中國早在春秋時代就制成了抗磨性良好的白口鑄鐵，用作一些抗磨零件。這種鑄鐵具有高碳低硅的特點，有較高的硬度，但很脆，適用于制造沖擊載荷小的零件，一般用在犁鏵、磨片、導板等方面。生產中常采用熱處理的方法來改善其性能，擴大它的應用范圍。碳對于普通白口鑄鐵的耐磨性能起最重要的作用，含碳量愈高，則形成的滲碳體愈多，構成大量的萊氏體，因而硬度愈高，耐磨性也就愈好。但含碳量高，韌性則下降。應根據零件的具體工作條件，來選擇滲碳體的數量和分布。通常普通白口鑄鐵的硬度與含碳量成直線關系，即HS=16.7C+13(HS—肖氏硬度；C—含碳量百分比)。

不添加合金元素的普通白口鑄鐵，工程上被應用于：

1.耐磨性要求不高的抗磨鑄件。

2.可鍛鑄鐵白口胚件。

用于抗磨鑄件的化學成分特點為含碳量高、含硅量低，目的是增加滲碳體數量提高耐磨性。可鍛鑄鐵白口胚件的成分卻含硅相對偏高，含碳偏低，以加速石墨化退火過程，改善退火石墨形狀。

在普通白口鑄鐵中添加少量合金元素，可以提高碳化物顯微硬度，強化金屬基體，從而可以提高耐磨性。含鉻、鉬、銅等元素的白口鑄鐵通常用沖天爐熔煉，大多在鑄態下使用，因此成本較低。但這種白口鑄鐵金相組織中的碳化物仍為連續網狀，因而脆性仍較大，適用于對耐磨性和韌性要求不太高的場合。加入硼0.15%～0.55%，硼主要進入碳化物中，也可以提高耐磨性。

以鉻為主要合金元素，加入鉻量達9%時，組織中即出現(Cr，Fe)7C3。碳化物，它的硬度高達1300～1800HV。這種碳化物呈孤立桿狀或板狀形態，連續性差，所以韌性好、強度高。除鉻外，中合金白口鑄鐵還有：(1)鎳硬白口鑄鐵，國際鎳公司的牌號有Ni—Hard1、2、3、4四種。含鎳量多在3%～5%之間，含鉻量可分為2%Cr和9%Cr兩種。前一種碳化物為(Fe，Cr)3C，硬度為1100～1500HV，高于Fe3c的硬度900～1000HV。后一種大部分為(cr，Fe)7C3，硬度更高。Ni—Hard1、2、3三種均是含2%Cr這一類，其區別主要在于碳含量的不同，碳高耐磨性好、韌性差；碳低則反之。國際鎳公司還有兩種特殊材料：高碳Ni—Hard4，這種材料耐磨性高而沖擊疲勞壽命并不高；另一種含硼Ni—Hard1，含硼量為0.25%～1.0%，硼可使馬氏體基體的硬度高達1000HV，這種材料用于沖擊負荷較簡單的鑄件。(2)錳白口鑄鐵，有較高的錳量抑制了珠光體，穩定了奧氏體。在組織中出現一定量馬氏體，但有較多殘余奧氏體。這種鑄鐵含錳量為5%～8%，成本低，但耐磨性較低，鑄造性能也差。(3)錳鎢白口鑄鐵，中國錳鎢1號耐磨鑄鐵用于要求機械加工的零件；錳鎢2號耐磨鑄鐵具有較高硬度。通常這兩種均在鑄態使用。(4)鎢鉻白口鑄鐵，中國有W5Cr4、W9Cr6、W16Cr2三種牌號，主要用于沖擊載荷大、低應力沖蝕磨料磨損和高應力碾磨磨料磨損的場合。由于鎢價格較高而使應用受到限制。(5)中鉻白口鑄鐵，Ni—Hard4是中鉻型的白口鑄鐵，需要加入大量貴重的鎳。為了節約，用銅、鉬、錳聯合合金化，可以達到相同的目的，其含銅量為2%～3%，含鉬量為0.3%～0.5%，含錳量為1.5%～2.0%。其力學性能與Ni—Hard4相似。

用得最廣泛的是含鉻量為12%～20%的高鉻白口鑄鐵，組織中形成(cr，Fe)7C3的碳化物。高鉻白口鑄鐵通常要進行高溫熱處理析出二次碳化物，冷卻時奧氏體轉變成為馬氏體。高鉻白口鑄鐵在干磨中有廣泛應用，如煉鐵高爐料盅和溜槽襯板等。美國克里馬克斯(Climax)鉬公司有15—3(含15%Cr-3%Mo)、15—2—1(含15%Cr-2%Mo-1%Cu)兩種牌號。15—3又以碳量的高低來劃分為超高碳、高碳、中碳及低碳四種。低碳的韌性好而硬度低，適用于沖擊載荷比較大的場合；高碳的則用于沖擊載荷小的場合，表現出良好的耐磨性。

白口鑄鐵的耐磨性和其他抗磨材料一樣，既有本身材質性能的影響，又有磨料性質、工作介質、工作條件等的影響。為此，要獲得良好的耐磨性，必須通過分析進行恰當地選用才能取得較好的效果。