第一章 绪论
如果不借助铸造工作者的智慧、力量和坚持不懈的努力，我们的世界就不可能有这样快的发展速度。
自从地球上的矿物被发现以来，金属铸造在人类社会发展中一直起着重要作用，它使人类能制造出赖以生存的设备，使人类能为争取自立而奋斗。
人类进入文明社会是以使用金属铸造材料（铜与铁）开始的。世界上最早的文明古国都先后进入过青铜器时代。早在公元前4000年，古埃及人便掌握了炼铜技术。我国用矿石炼铜始于公元前2000年 （夏代早期）。晚商和西周是我国青铜时代的鼎盛时期，重达875kg的 “司母戊”大方鼎，至今仍珍藏在我国的博物馆里。铜是人类最先使用的金属。在青铜器时代，铁比铜要宝贵，这是因为当时炼铜比炼铁更容易；并且，在地球表层中往往有呈自然金属状态、“露头”形式存在的自然铜，因而容易被发现和开采。
人类最早使用的铁是陨石铁（又称自然铁，也叫陨铁）。古埃及在至今5000年以前的前王朝时期，曾用含镍7．5%[1]的陨石铁做成铁珠。陨石铁的主要成分是铁和镍，这两者的共同含量一般在98%以上，其中，含镍量w （Ni）=4%～20%，余为铁；其他杂质元素中除含钴w （Co）=0．3%～1．0%以外，磷、硫和碳含量均很低 [含磷w （P）=0．1%～0．3%，含硫w （S）=0．2%～0．6%，含碳w （C）=0．01%～0．2%]。
从美索不达米亚出土的文物证明，大约在公元前3000年就有了铁器，在公元前2000年人类就知道了铸铁技艺。古代文物表明，中国人早在2500年前，就制作了铸铁件。重达270kg的铸铁刑鼎，是公元前513年铸造成功的。春秋晚期的铸铁器出土的有江苏六合程桥楚墓的铁丸、长沙楚墓的铁锸和铁鼎等。战国初期出现了用热处理法制取韧性铸铁的工艺，战国后期出现了铁范。在中国，生产铸铁要比其他国家早许多个世纪。
铸铁在中国得到迅速的发展，这在很大程度上是由于熔炼设备的改善和拥有丰富的原材料。采用风箱，取得了较大的风量；使铁矿石与木炭在高温下长时间保持接触，从而得到了适于浇注入铸型的铁液。为了增加流动性，中国人很早就知道加入动物或人体骨骼以增磷。
多少世纪以前，我国人民就把铸铁件用于制作各种制品，如铸铁炊具、钟、农业机具和各种容器等。但是，就全世界范围来说，在工业革命以前，铸铁件的用途主要是兵器、祭器和艺术品。
由于铸铁技术长期受控于经验水平，所以它的强度一直很低。到1860年，铸铁的强度只有60～100MPa。第一次世界大战期间 （1914～1918年），铸铁的抗拉强度提高到120～140MPa。后来，通过在铸铁熔化时加入废钢 （占炉料的40%～80%）和采用熔化过热的方法，使铸铁的抗拉强度达到200MPa以上，但是，当增加废钢量过大时，反而使力学性能恶化。为此，1922年美国人A．F．Meehan发明了孕育铸铁，就是采取严格控制化学成分、高温熔炼并在炉前进行孕育处理的方法，可使铸铁的抗拉强度达到300MPa。这种铸铁的特点是：基体为100%珠光体组织，对断面敏感性小并具有中等、均匀分布的（呈A型）石墨，并且共晶团数量明显增多。
孕育铸铁的出现，在铸铁冶金史上是划时代的，这是因为，在此以前人们并不知道通过孕育处理可以大幅度提高铸铁的性能；而在这以后，通过孕育处理不仅可以提高普通灰铸铁的性能，而且还出现了优质的球墨铸铁和蠕墨铸铁。孕育处理就是人为地把某种物质加入到液态金属（铁液）中，以改变其物理冶金状态，从而改善材质的性能指标，而这种改善又不能以合金化作用得到解释。虽然，A．F．Meehan当时发明的孕育铸铁（又叫作密烘铸铁——Meehanite）至今在生产中所占比重并不很多，但他采用的孕育技术、孕育剂及由此而发展的孕育概念和孕育机制，对于铸铁的发展来说，起了重要的里程碑作用，而且至今仍起着重要作用。
进入20世纪30年代，在孕育铸铁发展的基础上，附加合金元素 （镍、铬、钼、铜等）可使铸铁中的珠光体细化，从而得到索氏体、托氏体基体组织。就当时的工业技术而言，采用合金化使灰铸铁的抗拉强度可达到400MPa，已是很高的性能指标，这就是合金铸铁的应用。
灰铸铁力学性能低的重要原因是其石墨形态呈片状所致。为此，曾试图通过热处理改变石墨形态。早在1722年，法国人Rèaumur制作了白心可锻铸铁；1826年美国人Seth Boyden发明了黑心可锻铸铁，结果均使石墨变成团絮状。但是，这两种可锻铸铁都对化学成分要求严格（对碳、硅、硫、锰等均有严格要求），需要长时间的可锻化热处理，并且只限于生产薄壁的、小尺寸铸件。另外，可锻铸铁的石墨形态也不圆整，只能达到团絮状。因此，冶金学者的多年宿愿就是要能得到具有良好的强度、塑性与韧度、石墨呈球状的铸铁。
1947年和1948年，英国人和美国人相继研究并生产了球墨铸铁。它的抗拉强度达到了600MPa，还有3%的伸长率，基体组织为珠光体。1977年，出现了由贝氏体和奥氏体组成的等温淬火奥氏体球墨铸铁（又称奥氏体—贝氏体球墨铸铁，国际上称ADI），其抗拉强度达到了1200MPa，并有2%的伸长率。
由此可以看出，铸铁的发展是以追求高强度作为驱动力的。从1860年灰铸铁抗拉强度60～80MPa提高到1977年的奥氏体—贝氏体球墨铸铁的1200MPa，由于技术的进步，铸铁的抗拉强度提高了近20倍。