铸造手册:第1卷:铸铁

   第1章绪  论
  材料、能源、信息和生命科技是当代科学技术的  他杂质元素中，除"(Co)为0 3％～l 0％外·磷、
四大支柱。进入21世纪以来，新材料技术、新能源  硫和碳含量均是很低的：w(P)=0 1％“0 3％，
技术、信息技术、生物技术广泛渗透，带动几乎所有  埘(s)=0．2％～0．6％．"(c)=0·01％～0·2％。
领域发生了群体性技术革命。其中，材料技术给人类    从美索不达米亚出土的文物证明，在公元前大约
文明和社会进步提供了坚实的物质基础，是制造业强  3000年就有了铁器；在公元前20[x】年就知道了铸铁
国的重大基础要素。    技艺。尽管古希腊人和古罗马人在很有限的范围内知
  迄今，工程材料包括金属材料、高分子材料、无  道铸铁的技艺，但是他们对铸铁技术及应用远不能和
机非金属材料和复合材料。其中，金属材料在全部工    中国古代所掌握的铸铁技术和发展应用相比拟。
程材料中占据绝大多数。在金属材料中，因成形方法    古代文物表明，中国人早在2500年前就制作r
的不同有轧制金属材料、铸造金属材料和锻造金属材  铸铁件，重达270kg的铸铁刑鼎，是公元前513年铸
料。其中，铸造金属材料在全部金属材料的比重是  造成功的。此外，还有江苏六合程桥出土的春秋晚期
1／10。1／7。在铸造金属材料中，尽管铝、镁等铸造  楚墓的铁丸，长沙楚墓的铁雷和铁鼎等。战国初期出
合金发展迅速，但是铸铁，特别是球墨铸铁和特种性  现了用热处理法制取韧性铸铁的工艺，战国后期出现
能铸铁也在快速发展。迄今，铸铁材料仍占据铸造金    了铁范。由此日J见，在我国生产铸铁要比其他国家早
属材料的主导地位。    许多个世纪。
·．·铸铁发展简史    由于篡蓉嚣嚣嚣嚣鬻箬雾玉翥瑟喜篡吉盖
    自从地球上的矿物被发现以来，金属铸造在人类  箱，取得了较大的风量，使铁矿石与木炭在高温下长
社会发展中一直起着重要作用。作为各种技术发展不  时间保持接触，从而得到了适于浇注到铸型中的铁
可分割的一部分，铸造使我们能制造出人类赖以生存  液。为了增加流动性，中国人早就知道加入动物或人
的器皿、零部件和设备，使人类能为争取自立而奋  体骨骼以增磷。
斗，使我们能够制造出汽车、火车和飞机。总之，金    多少世纪以前，我国人民就把铸铁件用于制作各
属铸造是人类迈向美好生活，特别是制造业发展不可  种制品，如铸铁炊具、钟、农业机具和各种容器等。
缺少的关键技术。    但是，就全世界范围来说，在工业革命以前，铸铁件
    人类进入文明社会是以使用金属铸造材料(铜  的用途主要是兵器、祭器和艺术品。
与铁)开始的。世界上最早的文明古国都先后进入    虽然铸铁的历史经历了漫长的岁月，达几千年之
过青铜器时代，早在公元前4000年，古埃及人便掌  久，但其发展速度缓慢。直到公元1722年，出现r
握了炼铜技术。我国用矿石炼铜始于公元前2000年  R A．F De Reaumur冲天炉，并开始用显微镜研究铸
(夏代早期)。晚商和西周是我国青铜时代的鼎盛时  铁的组织和断El；之后，于1734年Svedenberg写的
期，重达800余kg的后母戊大方鼎，至今仍珍藏在  《铸铁学》(“de ferro”)问世。特别是1765—1785年
中国国家博物馆。铜是人类最先使用的金属，在青铜  之间，ggT瓦特蒸汽机，由此，在机器制造业和桥
器时代，铁比铜要宝贵．这是因为当时炼铜比炼铁更  梁建筑业中大量使用铸铁，并开始采用铸铁制造铁
容易；并且，在地球表层中往往有呈自然金属状态存  轨。公元1788年，为巴黎的自来水厂铸造了60kin长
在的自然铜．以‘‘磊头”形式存在，因而容易被发  的输水铸铁管，把它通向凡尔赛宫，以提供法国宫廷
现和开采。    生活用水。从此，铸铁走上了工业发展的道路。要特
    人类最早使用的铁是陨右铁(义称自然铁，也  别指出的是，考虑到输水管应具有足够的耐压和耐蚀
称陨铁)，古埃及在至今5000年以前的前王朝时期，    能力，并应具有足够的韧性以支撑土壤的下沉压力，
曾用镍的质量分数为7．5％的陨石铁做成铁珠。陨石  这条通向凡尔赛王宫的世界第一条输水管道是用可锻
铁的主要成分是铁和镍，这两者的一般质量分数在  铸铁制作的。
98％以上。其中，w(Ni)为4％。20％，余为铁；其    从近代物理冶金学的观点来看，铸铁是一种铁碳