ISO K铸铁

· 铸铁的MC代码

· 可锻铸铁 (MCI) K 1.1-1.2 和灰口铸铁 (GCI) K 2.1-2.3

· 球墨铸铁 (NCI) K 3.1-3.5

· 蠕墨铸铁 (CGI) K 4.1-4.2

· 等温淬火球墨铸铁 (ADI) K 5.1-5.3

什么是ISO K铸铁？

铸铁有5种主要类型：

· 灰口铸铁 (GCI)

· 可锻铸铁 (MCI)

· 球墨铸铁 (NCI)

· 蠕墨铸铁 (CGI)

· 等温淬火球墨铸铁 (ADI)

铸铁为Fe-C合金，Si含量相对较高 (1-3%)。碳含量超过2%，这是C在奥氏体相中最大的溶解度。Cr (铬)、Mo (钼) 和V (钒) 加入形成碳化物，增加了强度和硬度，但降低了切削加工性。

切削加工性概述

· 这是一种在大多数工况下都能实现良好切屑控制的短切屑材料。特定切削力：790-1350 N/mm

· 以较高的速度加工 (特别是在加工夹砂铸铁时) 会产生磨粒磨损。

· 球墨铸铁 (NCI)、蠕墨铸铁 (CGI) 和等温淬火球墨铸铁 (ADI) 需要特别注意，因为它们与普通的灰口铸铁 (GCI) 具有不同的机械性能且基体中存在石墨

· 铸铁通常使用负前角刀片进行加工，因为这些刀片具有高强度切削刃并可安全使用

· 硬质合金基体应该比较坚硬，涂层应为厚氧化铝层，以确保良好的抗磨粒磨损性能

· 铸铁传统上进行干式加工，但也可用于湿工况，主要是为了最大限度地减少碳和铁造成的粉尘污染。也有适合湿式加工的材质

硬度的影响

· 硬度对铸铁切削加工性的影响遵循与其他材料相同的规则

· 例如，ADI (等温淬火球墨铸铁) 和CGI (蠕墨铸铁) 以及NCI (球墨铸铁) 的硬度可达300-400 HB

· MCI (可锻铸铁) 和GCI (灰口铸铁) 的平均硬度为200-250 HB

· 白口铸铁在冷却速率较快时能够达到高于500 HB的硬度，此时，碳与铁发生反应，生成碳化物Fe3C (碳化铁)，而不是以游离碳的形式存在。白口铸铁具有非常高的磨蚀性并且难加工

铸铁的MC代码

从切削加工性的角度来看，铸铁分为可锻铸铁、灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁 (CGI) 和等温淬火球墨铸铁 (ADI) 几种类型。其中，硬度较高的是球墨铸铁和等温淬火球墨铸铁 (ADI)。

等温淬火热处理将球墨铸铁 (NCI) 转化为等温淬火球墨铸铁 (ADI)。

可锻铸铁 (MCI) K 1.1-1.2 和灰口铸铁 (GCI) K 2.1-2.3

定义

可锻铸铁由一种接近于白口铸铁的基体制造而成，然后分两步进行热处理，形成铁素体 + 珠光体 + 回火碳组织，从而产生与灰口铸铁中更易引起破裂的层状结构不同的不规则石墨颗粒。这意味着可锻铸铁对裂纹的敏感度更低，断裂强度和延伸率更高。

灰口铸铁中的石墨以典型的片状形态存在，主要特性为：低冲击强度 (脆断模式)；良好的导热性，在发动机运行时产生更少的热量，在切削过程中产生的热量较低；良好的阻尼性能，能够吸收发动机中的振动。

常见零件

由可锻铸铁 (MCI) 制造的零件包括：车轴轴承、履带轮、管道配件和高强度齿轮。由灰口铸铁 (GCI) 制造的零件包括：煎锅、发动机缸体、压缩机气缸、齿轮和齿轮箱壳体。

切削加工性

可锻铸铁具有比灰口铸铁 (GCI) 更高的抗拉强度，在切削加工性方面与球墨铸铁 (NCI) 类似，二者通常都具有出色的切削加工性能。通常，铸铁中的珠光体组织会增加磨料磨损，铁素体组织则会增加粘着磨损。

灰口铸铁冲击强度低，产生的切削力低，切削加工性良好。在切削过程中仅产生磨料磨损。没有化学磨损。为了改进机械性能，灰口铸铁通常将铬 (Cr) 用作合金元素。但在强度增加的同时，切削加工性会降低。

球墨铸铁 (NCI) K 3.1-3.5

定义

球墨铸铁具有球状石墨结构，主要特性是：良好的刚度 (杨氏模量)；良好的冲击强度 = 韧性材料，不脆；良好的抗拉强度；阻尼性能差，不吸收发动机中的振动；导热性差，在切削过程中产生的热量较高。与灰口铸铁 (GCI) 不同，球墨铸铁 (NCI) 中的石墨以球状形态存在，这使其具有较高的抗拉性能和韧性。

常见零件

轮毂、管件、滚子、排气歧管、曲轴、差速器壳、轴承盖、底板、涡轮增压器壳体、离合器片和飞轮。

涡轮增压器壳体和排气歧管通常由耐热性更高的钼化硅 (SiMo) 合金铸铁制成。

切削加工性

球墨铸铁具有形成积屑瘤的较强趋势。铁素体含量越高，NCI材料越软，形成积屑瘤的趋势也越高。在使用断续切削加工铁素体含量高的零件时，粘结磨损通常是最主要的磨损机理。这会导致涂层的剥落问题。

对于珠光体含量更高的硬度更高的球墨铸铁，这种粘着问题就没那么明显。此时更可能出现磨粒磨损和/或塑性变形。

蠕墨铸铁 (CGI) K 4.1-4.2

定义

蠕墨铸铁 (CGI)能同时满足高强度和减轻重量的需求，而且仍能保持合理的切削加工性的材料。蠕墨铸铁 (CGI) 的导热性和阻尼特性介于球墨铸铁 (NCI) 与灰口铸铁 (GCI) 之间。抗金属疲劳性能是灰口铸铁的两倍。像灰口铸铁一样，蠕墨铸铁中的石墨颗粒是随机取向的细长颗粒，只是更短、更粗，并且具有圆形边缘。蠕墨铸铁的珊瑚状形态与石墨颗粒的圆形边缘和不规则凹凸表面一起在石墨与铁基体之间提供强大的附着力。这也是蠕墨铸铁的机械性能远高于灰口铸铁的原因。最常见的是珠光体含量低于90%的蠕墨铸铁。

常见零件

蠕墨铸铁 (CGI) 非常适合用于制造发动机，为了输出更高功率，要求材料的重量更轻、强度更高。与采用灰口铸铁 (GCI) 相比，仅发动机缸体的重量便能减轻约20%。其他应用包括缸盖和制动盘。

切削加工性

蠕墨铸铁的切削加工性介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。蠕墨铸铁的抗拉强度是灰口铸铁的2-3倍且导热性更低，因此在加工时会产生更高的切削力，并在切削区域内产生更多热量。蠕墨铸铁材料中更高的钛含量会对刀具寿命产生负面影响。

最常见的加工工序是面铣和镗削缸孔。用圆弧插补铣代替缸孔镗削，既能延长刀具寿命，又能提高生产率。

等温淬火球墨铸铁 (ADI) K 5.1-5.3

定义

等温淬火球墨铸铁是经过特殊热处理获得的铸铁系列。等温淬火热处理将球墨铸铁转化为等温淬火球墨铸铁 (ADI)，后者的特性包括出色的强度、韧性和疲劳特性。等温淬火球墨铸铁单位重量的强度高于铝合金，耐磨性与钢类似。抗拉强度和屈服强度值是标准球墨铸铁的两倍。疲劳强度高出50%，可通过喷丸处理或圆角滚压对其进行增强。

常见零件

由于性能优越，等温淬火球墨铸铁 (ADI) 铸件正在越来越多地取代锻钢件和铸钢件、焊接结构、渗碳钢和铝。它主要用于汽车行业，如悬挂和传动部件等。它也用于电力/能源以及采矿和建筑领域。

切削加工性

与加工NCI相比，加工ADI的预期刀具寿命降低40-50%。ADI的抗拉强度和延展性接近于钢，但是，根据切屑形成过程，ADI被归类为球墨铸铁 (锯齿状切屑形状)。与同等硬度的钢相比，ADI的显微硬度更高。较高的ADI材质的显微组织中含有硬颗粒。由于锯齿状切屑形成过程，高强度和高延展性导致高热负荷和高机械负荷，将使磨损集中在切削刃附近和前刀面上。切屑形成过程中的硬化导致很高的动态切削力。切削刃温度是导致磨损的一个重要因素。

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