生鐵

生鐵是碳的質量分數超過2%,並且其他元素的含量不超過表1中所規定的極限值的鐵-碳合金。[1][2]

表1 生鐵中其他元素的極限值(質量分數)[1][2]
元素 極限值a/%
Mn ≤30.0
Si ≤8.0
P ≤3.0
Cr ≤10.0
其他合金元素總量b ≤10.0

a 含量比該極限值高的材料是鐵合金。

b 凡規定有最低含量或者含量超過表2注b中段落4)所規定的下限值的元素,按表2注b重段落3)和4)的規定,均為「其他合金元素」(C、Si、Mn、P、Cr除外)。

表2 按化學成分對生鐵進行的分類和命名(質量分數)a %[1][2]
分類號 生鐵的分類 C 總含量 Si Mn P S 最高含量 其他
名稱 縮寫名
1.1 非合金生鐵 煉鋼生鐵 低磷 Pig-P2 (3.3~5.5) ≤1.25b ≤6.0b ≤0.25b 0.07b c
1.2 高磷 Pig-P20 (3.0~5.5) ≤2.0 ≥1.5~2.5 0.08
1.3 普通含磷 Pig-P3 (3.3~5.5) ≤6.0b >0.25~0.40 0.07
2.1 鑄造生鐵 d Pig-P1Si (3.3~4.5) 1.25~4.0b
(1.5~3.5)
≤1.5b ≤0.12 0.06b
2.2 Pig-P3Si >0.12~0.5
2.3 Pig-P6Si >0.5~1.0
(>0.5~0.7)
2.4 Pig-P12Si >1.0~1.4
2.5 Pig-P17Si >1.4~2.0
3.1 球墨基體 Pig-Nod (3.5~4.6) ≤3.0b ≤0.1 ≤0.08 0.045 c,f
3.2 球墨基體錳較高e Pig-NodMn ≤4.0b >0.1~0.8b
3.3 低碳 Pig-LC >2.0~3.5 ≤3.0b >0.4~1.5 ≤0.30 0.06 c
4.0 其他非合金生鐵 Pig-SPU g
5.1 合金生鐵 鏡鐵 Pig-Mn (4.0~6.5) 最高含量
1.5
>6.0~30.0b ≤0.30
(≤0.20)
0.05 c
5.2 其他合金生鐵 Pig-SPA h
a 未加括號的值為確定生鐵類別的值,括號內的值表明該元素的實際含量通常所處的範圍。

b 對該含量範圍再進行細化,通常可將該類生鐵產品進一步分成不同的等級。

c 根據冶煉生鐵所使用的原料不同,生鐵冢可能會含有不屬於第(4)至第(8)欄所表示的其他元素,對這些元素未規定限定值。這些元素的質量分數有可能達到0.5%,供需雙方可協商其限定值,但這些元素不用於對生鐵的分類。

d 對於這些種類的鑄造生鐵來說,在世界各地使用著各種不同的術語。例如低磷、中低磷、中磷、高磷、正常赤鐵礦及克利夫蘭半赤鐵礦等,並按地區被賦予迥然不同的含義。因此,建議在國際間廢除這些術語,並且在這些場合,只採用第(3)欄中規定的縮寫名作為生鐵的名稱。

e 通常用於珠光體球墨鑄鐵或可鍛鑄鐵。

f 根據生鐵用途,對具有阻礙球狀石墨生成和促進碳化物生成低含量元素的生鐵,其分類可細化。

g 該類包括不能分在1.1至3.3類和5.1及5.2類中的生鐵。

h 其他合金生鐵,包括:

  1. 矽的質量分數在>4.0%至8.0%之間的生鐵。
  2. 錳的質量分數在>6.0%至30.0%之間,不能被劃為鏡鐵(5.1類)的生鐵。
  3. 含有未包含在第(4)至第(8)欄之內且至少規定了最低含量元素的生鐵:
Cr>0.3%至10.0%
Mo>0.1%、Ni>0.3%、Ti>0.2%、V>0.1%、W>0.1%,它們屬於表1中所述的其他合金元素,它們質量分數總和不超過10%。

生鐵在熔融條件下可進一步處理成鋼或者鑄鐵。生鐵既可以液態鐵水的形式交貨,也可以鑄錠及類似的固體塊或顆粒等固態鑄鐵的形式交貨。

將鐵礦石、焦炭、石灰石等原料投進高爐熔煉,由高爐直接煉得並在模中鑄造出來的。生鐵的質地相當的脆,必須將其煉造成以後才能有較多的用途。

另一方面,亦有直接從生鐵搥打的炊具,比用熟鐵鑄造的炊具更耐用。鐵和足量的鹽酸充分反應後,因為生鐵是鐵和碳的合金,會產生碳的固體殘渣,而生成的氯化亞鐵能溶解於水中,所以不會形成固體沉澱。

分類

鑄鐵按照斷口顏色可分為白口生鐵灰口生鐵

  • 灰口生鐵:又稱鑄造生鐵,含量較高,達到2.7%~4.0%,碳主要以石墨狀態存在,斷口呈灰色,凝固時收縮量小、硬度高、抗壓強度高,是目前應用最廣泛的鑄鐵。
  • 白口生鐵:又稱煉鋼生鐵,含碳量與含量均較低,碳主要以滲碳體狀態存在,斷口呈白色,凝固時收縮量大、脆性大。

參見

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 GB/T 20932-2007,《生鐵 定義與分類》
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 ISO 9147-87,《生鐵 定義與分類》