白口鑄鐵

白口鑄鐵通常含 2.0%～ 3.6%C，0.5%～ 1.9%Si， 0.25%～0.8%Mn，0.06%～0.2%S， 0.06%～0.2%P，其餘為Fe。加入合金元素Cr、Mo、Cu、Al等可製成白口鑄鐵。凝固時，按Fe—Fe₃C相圖進行，無石墨析出，碳除少量溶於鐵素體外，絕大部分以滲碳體的形式存在於鑄鐵中。組織由化學成分和冷卻速度而定，冷卻速度足夠大時為白口鑄鐵 組織。隨冷卻速度減小，鑄鐵組織依次改變為麻口鑄鐵、珠光體灰口鑄鐵、珠光體鐵素體灰口鑄鐵和鐵素體灰口鑄 鐵。白口鑄鐵含有大量遊離的碳化物， 硬度很高，HB達500以上，韌性很差。在鑄鐵件生產中要求避免產生麻口或白口。白口鑄鐵僅用於製作耐磨的農具、磨球、葉片、泵、軋輥等。主要用於生產可鍛鑄鐵和作為鍊鋼原料。 ^[2] 

中國早在春秋時代就製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，適用於製造衝擊載荷小的零件，一般用在犁鏵、磨片、導板等方面。生產中常採用熱處理的方法來改善其性能，擴大它的應用範圍。碳對於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佈。通常普通白口鑄鐵的硬度與含碳量成直線關係，即HS=16.7C+13（HS—肖氏硬度；C—含碳量百分比）。

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鍊，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，適用於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。這種碳化物呈孤立杆狀或板狀形態，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-Hard 1、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1100～1150HV，高於Fe₃C的硬度900～1000HV。後一種大部分為（Cr，Fe）₇C₃，硬度更高。Ni-Hard1、2、3三種均是含2%Cr這一類，其區別主要在於碳含量的不同，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衝擊疲勞壽命並不高；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，這種材料用於衝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，但有較多殘餘奧氏體。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號耐磨鑄鐵用於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，主要用於衝擊載荷大、低應力沖蝕磨料磨損和高應力碾磨磨料磨損的場合。由於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温熱處理析出二次碳化物，冷卻時奧氏體轉變成為馬氏體。高鉻白口鑄鐵在幹磨中有廣泛應用，如鍊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，適用於衝擊載荷比較大的場合；高碳的則用於衝擊載荷小的場合，表現出良好的耐磨性。