5.合金铸铁
在铸铁中加入一定量的合金元素，使其获得某种特殊性能的铸铁称为合金铸铁（也称为特殊性能铸铁）。合金铸铁性能相似于相应的合金钢，但力学性能低于铸钢，脆性较大，容易破裂，然而浇注方便，生产工艺简单、成本低。常用来制作小批量生产的拉深模和受冲击比较小的热作模具，如玻璃模、塑料模、热压模等。
（1）耐磨铸铁
在铸铁中加入适量的Cr、Mo、Cu、W、Ni、Mn等合金元素，形成一定数量的硬化相的合金耐磨铸铁。耐磨铸铁的组织具有均匀的高硬度和耐磨性，并有一定的韧性。
1）常用耐磨铸铁化学成分（表7-23）。
表7-23 常用耐磨铸铁化学成分（质量分数） （%）
2）耐磨铸铁的类型。
① 减摩铸铁（表7-24）。
表7-24 减摩铸铁
注：含高磷的铬钼铜铸铁也是一种有价值的减摩铸铁。
② 抗磨铸铁（表7-25）。
3）耐磨铸铁的热处理。
① 耐磨铸铁热处理工艺规范（表7-26）。
表7-25 抗磨铸铁
表7-26 耐磨铸铁热处理工艺规范
注：高铬铸铁的耐磨性主要依赖于该材料易形成Cr7 C3型为主的硬化相，同时具有支撑碳化物相的各种基体，如马氏体、珠光体、索氏体、贝氏体和奥氏体等，通过适当的热处理来改善碳化物的分布和形态并改善基体组织，从而提高硬度、耐磨性和韧性。
② 稀土高铬铸铁热处理工艺（表7-27）。
表7-27 稀土高铬铸铁热处理工艺
注：化学成分（质量分数）为C2.52%，Cr15.21%，Mo1.89%，Cu0.87%，Si1.05%，Mn0.45%，P≤0.005%，S≤0.05%，RE0.143%。用稀土元素对高铬铸铁进行变质处理，并进行合适的热处理，可使这种铸铁冲击韧度和硬度提高。
4）耐磨铸铁的性能。
① 合金白口耐磨铸铁的化学成分（GB/T 8263—2010）及力学性能（表7-28）。
表7-28 合金白口耐磨铸铁的化学成分与性能
② 常用冷硬铸铁的成分及力学性能（表7-29）。
表7-29 常用冷硬铸铁的成分及力学性能
（续）
5）耐磨铸铁的应用。
耐磨铸铁主要用于犁铧、耙片、机床导轨、气缸套等耐磨、耐热磨损零部件，也用于制造玻璃模具、耐火制品模具和受冲击力较小、要求耐磨性好的冷作模具、热压模具、塑料模具等。
（2）耐热铸铁
铸铁中加入Al、Si、Cr等合金元素，使铸件表面生成一种致密的保护性氧化膜（如Al2 O3、SiO2、Cr2 O3）以提高铸铁件的抗氧化能力，改善铸件的耐热性。
1）耐热铸铁的化学成分（YB/T 036.2—1992）（表7-30）。
表7-30 耐热铸铁的化学成分（质量分数） （%）(https://www.daowen.com)
2）耐热铸铁的类别与性能（表7-31）。
3）常用耐热铸铁的力学性能（表7-32）。
4）耐热铸铁的应用。
常用于制作介质温度低于550℃的加热炉附件，如炉底板、坩埚、换热器、送链构件等，也用于制作小批量生产和受冲击比较小的热作模具，如塑料模具、玻璃模具、热压模等。
表7-31 耐热铸铁的类别与性能
表7-32 常用耐热铸铁的力学性能
（3）耐蚀铸铁
1）高硅耐蚀铸铁。
① 高硅耐蚀铸铁的化学成分（GB/T 8491—2009）（表7-33）。
表7-33 高硅耐蚀铸铁的化学成分
注：在高硅耐蚀铸铁中加入质量分数为6.5%～8.5%的Cu，可改善其在碱性介质中的耐蚀性；加入质量分数为2.5%～4.0%的Mo，可改善在沸腾的盐酸中的耐蚀性。为了提高力学性能，还可以向高硅耐蚀铸铁中加入微量的硼和加入稀土镁进行球化处理。
② 高硅耐蚀铸铁的力学性能（表7-34）。
表7-34 高硅耐蚀铸铁的力学性能
注：高硅耐蚀铸铁在含氧酸（如硝酸、硫酸）中，其耐蚀性不亚于1Cr18Ni9Ti不锈钢。
2）奥氏体耐蚀铸铁。
① 奥氏体耐蚀铸铁的化学成分（表7-35）。
表7-35 奥氏体耐蚀铸铁的化学成分
② 奥氏体耐蚀铸铁的力学性能（表7-36）。
表7-36 奥氏体耐蚀铸铁的力学性能
3）耐蚀铸铁的应用。
耐蚀铸铁具有较好的力学性能，可用一般的机械加工方法进行生产。在浓度大于或等于10%（质量分数）的硫酸、浓度小于或等于46%（质量分数）的硝酸或由上述两种介质组成的混合酸、浓度大于或等于70%（质量分数）的硫酸+氯、苯、苯磺酸等介质中具有较稳定的耐蚀性，但不能承受急剧的交变载荷、冲击载荷。常用于有耐蚀性要求的场合，如卧式离心机、潜水泵、旋塞、阀门、冷却排水管等。在模具制造中高硅耐蚀铸铁主要用于塑料模具和热作模具零件，奥氏体铸铁常用于铸造塑料模具。
（4）铸铁玻璃模具材料
1）铸铁玻璃模具材料的成分（表7-37）。
表7-37 铸铁玻璃模具材料的成分
2）球墨铸铁玻璃模具材料。与灰铸铁相比，球墨铸铁中的石墨呈球状，提高了材料的致密性，减小了石墨对基体的切割作用，其力学性能优于其他铸铁，但由于石墨呈孤立的球状，导热性较差，限制了在玻璃模具中的应用，故只用于制造小型玻璃模具，如化妆品容器之类的模具。
3）蠕墨铸铁玻璃模具材料。蠕墨铸铁的力学性能与球墨铸铁相近，且具有较高的导热性、抗氧化性和抗生长能力，又有像灰铸铁那样良好的铸造性能和机械加工性能，其综合性能优良。且蠕墨铸铁的合金化进一步提高了使用性能，已成为制造玻璃模具的重要材料，如低锡蠕墨铸铁、含铝蠕墨铸铁等。
4）灰铸铁与D型石墨铸铁玻璃模具材料。
① 灰铸铁由于具有优良的铸造性能和加工性能，而被广泛用于制造玻璃模具，最常用的是HT200灰铸铁。但普通灰铸铁的石墨呈A型，长期受热会出现生长和膨胀，结构疏松，强度降低，脆性增大，常因氧化剥落、磨损、变形失效。通过向铸铁中加入Cu、Cr、Sn元素，促进了珠光体的形成，并形成致密的氧化膜，提高了模具的抗氧化性、耐磨性。
② D型石墨铸铁较A型石墨铸铁提高了抗拉强度、耐磨性和抗氧化性。D型石墨在奥氏体树枝晶间生长，割裂了石墨片的连续性，使石墨与基体间的间隙减小，D型石墨组织中的初生奥氏体具有骨架结构，共晶奥氏体像网络一样将初生奥氏体各个枝干连在一起，具有较高的强度，提高了模具的使用寿命。