一、概述

为了改善铸铁的力学性能、物理性能和化学性能，把一种或多种合金元素附加到普通铸铁中，叫作合金铸铁。在普通灰铸铁中附加合金元素者叫作合金灰铸铁，在普通球墨铸铁中，附加合金元素者叫作合金球墨铸铁，在普通白口铸铁中附加合金元素者叫作合金白口铸铁。在普通铸铁中，除了C、Si、Mn、P、S以外，在熔化过程中由于使用的原材料不同，经常混入Cu、Cr、V、Ti、Sn、Pb、Sb、As、Ni、Al等微量元素，同时也含有H、O、N等气体，近来逐渐查明，这些元素对铸铁的组织和性能有很大的影响。但是，如果这些元素不是有意加入的，虽然在铸铁中有各种微量元素存在，也不能叫作合金铸铁。另外，在天然铁矿中，常含有各种元素，当它们的含量足以起到合金化作用时，也叫作合金铸铁。还要指出的是，如果铸铁中Si、Mn、P、S含量超过一般常规含量时，则相应的也叫作合金铸铁。

对合金铸铁的研究远不如对合金钢的研究系统和深入。据文献记载，最早的合金铸铁要算是1799年英国人S．S．席科林（S．S．Hickling）研究的高镍铸铁。他为此而获得了英国专利（编号BPNo．2296）。当时，他把25%镍加入到铸铁中发现可以使铸铁不锈。

1913年，F．魏斯特（F．Wüst）等人首先对铸铁中各元素的影响进行了系统的研究，并取得了初步的成果。但是，合金元素对灰铸铁作用的研究结果，首先在生产实际中应用，则是在1920年以后。1924年，英国Ferranti公司生产了高镍奥氏体铸铁，其商业牌号叫做“Nomag”，这是最早的商业合金铸铁。1928年，著名的合金白口镍硬铸铁 （Ni Hard）研制成功。大约在1930年，又研制成功了高铬 （含铬达30%）白口铸铁。从此，各种合金铸铁得以迅速发展。

通常在合金铸铁中加入的合金元素有Si、Mn、Cr、Cu、Mo、Ni、Sn、Sb、Nb、V等，其中，Si、Mn是球墨铸铁在通常情况下都存在的，它们的含量只有超过普通球墨铸铁的含量范围（如硅的含量超过4%，锰的含量超过2%），才能明显地起合金化作用。

由于加入合金元素的目的是为了使球墨铸铁具有优异的性能，因此，按使用性能来说，合金球墨铸铁也叫特种球墨铸铁。

在球墨铸铁中加入合金元素的目的有两个：

（1）提高球墨铸铁的力学性能。有的合金元素可明显增加珠光体数量或者是使珠光体片间距细化，例如，Mo、Cu、Mn、Sn等，因而可提高球墨铸铁的强度和硬度；加入铜还可使珠光体细化。因此，在普通球墨铸铁中加铜，可把抗拉强度由600MPa提高至800MPa。此时，如果再附加Mo，通过等温淬火处理，可把抗拉强度提高至1200MPa，乃至1600MPa。

（2）使球墨铸铁具有耐磨、耐腐蚀、耐热、无磁等性能。在普通球墨铸铁中得不到特殊的耐磨、耐热和耐腐蚀或无磁等性能，为此需通过在球墨铸铁中加入合金元素而得到。此时，大多采用合金元素很多的中合金或高合金球墨铸铁。由于加入合金元素，可以是析出石墨的球墨铸铁，也可以是基本上不析出石墨的白口球墨铸铁 （如轧辊）；基体组织可以是铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体、奥氏体等。