我之前写过好几篇关于材料的日记，其实我之所以写，都是源于一个问题：机械设计中，常用材料有哪些？
只是后来我发现，这个话题太大了，一篇文章说不清楚，于是我把它拆分成了若干个小问题。
所以就有了不锈钢，铝合金，塑料等文章（哈哈，我对你够坦白吧，你对我也要坦白一点哦）。
但是在工程设计中，使用的材料远不止这些。
工程材料的大致分类
比如还有碳钢，工具钢，铜及铜合金……当然还有今天要分享的铸铁。
铸件之铸铁：铸铁只是铸件中的一种。
01
灰铸铁FC和球铸铁FCD的区别
在机械设计中，对于机器大支撑平台，或者模块基座，常用铸铁来做。
因为它们有很好的减振性能，同时也容易制造和加工，当然成本也可接受。
例如，常用FCD450来做机器平台基座，也常用FC200或者FC250来做模组底座。
那么FCD450和FC200，FC250有什么区别？
这里，直接给出结果。
灰口铸铁和球墨铸铁的元素含量，微观结构，机械性能，及使用特性对比。
灰铸铁FC和球铸铁FCD的选择指南，及其各牌号的机械性能。
FCD450 VS FC200
球墨铸铁FCD和灰口铸铁FC机械性能对比：灰铸铁无屈服点和伸长率，且其强度比球墨铸铁低。
球墨铸铁FCD，灰口铸铁FC的强度硬度对比图。其实我想问ke/mm^2是什么单位，但是我觉得可以猜一猜。
球墨铸铁FCD和灰口铸铁FC的强度，优势和劣势对比。
FCD和FC的可加工性对比，一目了然。
其实，任何领域都有它的底层概念，了解这些概念，并把它和相关概念联系起来，或者区分开来，就不会被别人随便忽悠。
如果不了解这些概念，就随口说出一些自己也不知道是什么的东西，久而久之就会在头脑中留下一堆含糊的概念，大脑就会变得混乱。
等等，你要给我洗脑吗，这和铸铁有什么关系？
哈哈，开个玩笑。
说到铸铁，我们也需要先明白一个概念，什么是铸铁？
其实，铸铁是一种铁合金，其制备方法是将铁加热至液化，再添加合金成分，然后将其倒入模具中，使其冷却并固化。
上面提到的FCD就是球墨铸铁，FC是灰口铸铁，当然，只有台湾和日本采用这个符号，而大陆用HT表示灰铁，用QT表示球铁。
FCD450＝QT450-10，FC200＝HT200，FC250＝HT250。
不同国家灰铁和球铁名称
不同国家灰铁和球铁的不同代号
02
灰口铸铁和球墨铸铁对比
更一般地说，球墨铸铁和灰口铸铁有如下的区别：
灰铁和球铁对比
球铁和灰铁在机加工，振动衰减，机械性能，成本等方面的对比。
形成过程：灰铸铁和球墨铸铁都是通过在液化铁中添加碳来制备的，但对于球墨铸铁，还需要添加镁等元素。
石墨结构：灰铁中的石墨呈棒状或无规则片状，而球墨铸铁中的石墨则呈球状。
灰口铸铁和球墨铸铁的微观结构对比：灰口铸铁石墨呈片状，球墨铸铁石墨呈球状。
灰口铸铁和球墨铸铁的微观结构和特性对比：灰口铸铁因石墨起润滑作用而容易加工，球墨铸铁因石墨呈球状，阻止裂纹扩展，提高了强度和韧性。
延展性：由于球墨铸铁中石墨呈球状，其分子的不连续性较小，具有延展性（延展性是金属被拉成金属丝的能力），而灰铁则没有可识别的伸长率，无延展性。
拉伸强度和屈服强度：灰铸铁的抗拉强度普遍偏小，比如FC150约为150Mpa－250Mpa，并且它没有屈服强度。相反，球墨铸铁抗拉强度高很多，比如FCD400的最小抗拉强度为400Mpa，其最小屈服强度为250Mpa。
耐冲击性：球墨铸铁比灰铁具有更强的耐冲击性。
灰铁，球铁，以及钢的韧性对比：钢最好，球铁次之，灰铁最差。
振动抑制：灰口铸铁比球墨铸铁有更好的抗振动性能，因此灰铁用于铣床机备中。
球墨铸铁和灰口铸铁及钢的振动抑制作用对比：灰铁好于球铁，球铁好于钢。
球墨铸铁由于其更好的强度和延展性，被认为是灰口铸铁的升级版。但是，它不能完全替代灰铁，灰铁仍然是制造许多工具和机械零件的首选。
03
铸铁分类及对比
基于所添加的合金元素的不同，铸铁凝固和所用热处理的不同，铸铁的微观结构可能会发生变化，产生不同种类的铸铁。
不同铸铁的微观组织和工艺过程
铸铁的分类：球铁，灰铁，白铁，可锻铁，压造铁等。
6大铸铁类型及其特性和应用：灰铸铁，球铸铁，压造铸铁，白铸铁，可锻铸铁，合金铸铁等。
灰铸铁，白铸铁，球铸铁的对比。
铸铁和铸钢性能及价格对比
灰铸铁Gray Cast Iron＝Grey Cast Iron
从历史上看，第一类铸铁是灰口铸铁，它是最便宜的铸铁，也是使用最广泛的铸铁，占铸铁的80％左右。
在灰铁中，碳以石墨薄片形式存在，材料受力过大时会产生裂纹，裂纹会跟随这些石墨薄片延伸，直到断裂，断面为灰色，所以叫灰口铸铁。
灰铸铁微观结构
石墨薄片具有良好的阻尼特性和可切削性，因为石墨起断屑器的作用，并润滑切削刀具。
但是，石墨片的无规律分布，也变成了应力集中器，这导致灰铁韧性差，抗冲击性低，抗拉强度低。因此，一般使用时，建议作用的拉应力不超过抗拉强度的四分之一。
熔融的灰铁具有很好的流动性，并且在其凝固过程中会形成石墨而膨胀，所以灰铁成为生产无收缩而复杂铸件（例如发动机缸体）的理想选择。
基于此，灰口铸铁的工程重点在于可铸性，而不是机械性能。
灰铁非常耐磨，也有很高的熔化温度，并且在阻尼振动方面表现出色，所以这在减振和耐热性最重要的建筑，重型机械和车辆零件中非常有用。
球墨铸铁Ductile Cast Iron
球墨铸铁也是一种铁合金。
生产球墨铸铁时，会将少量的镁或者铈添加到铁水中，镁与铁水中的氧和硫反应，生成球状石墨，这就是球墨铸铁的由来。
当裂纹通过球墨铸铁传播时，裂纹会遇到一块球形石墨，并且裂纹尖端将被圆化，从而阻碍了裂纹的生长，这使其比灰口铁具有更大的延展性，甚至有接近于普通钢的机械性能。
在球墨铸铁中，石墨呈球形颗粒，这些颗粒降低了应力集中，从使其更坚固，更易延展。
和可锻铸铁（见下文）一样，球墨铸铁也具有柔韧性，并表现出线性应力应变关系，它可以铸造成各种尺寸和厚度，所以应用也十分广泛。
球墨铸铁的强度使其特别适合结构应用，例如桥梁，或者脆性灰铁零件可能会失效的机械构件中。
其典型应用还包括下水道盖，汽车和柴油曲轴，活塞和汽缸盖，电机框架，采矿飞轮等。
可锻铸铁Malleable Cast Iron
可锻铸铁是通过对白色铸铁进行热处理而制成的，其中的石墨以不规则形状的球形颗粒存在。
可锻铸铁微观结构，石墨以不规则形状存在。在室温下，可锻铸铁显微组织由铁素体基质中的回火碳结核组成，从而提高了延展性，石墨结节也可用于润滑切削，所以可锻铸铁也有很高的机加工性。
这使得可锻铸铁的特征类似于低碳钢，非常适合要求韧性和可加工性，以及有一定延展性或可塑性的零件应用。
但是，由于可锻铸铁在冷却时，会产生明显的收缩，成本增加，较少生产。
白铸铁White Cast Iron
在白铸铁中，碳以碳化物的形式存在。
当白铸铁断裂时，由于存在碳化物杂质，因此会看到白色裂纹。
白铸铁的微观结构：存在于白铸铁中的碳沉淀并形成大颗粒，从而增加了白铸铁的硬度。
不同碳化物的存在，使白铸铁极其坚硬和耐磨，但也非常脆，不容易加工。
因为它具有良好的耐磨性和成本效益，可用于耐磨性很重要，且不需要延展性的应用中，例如水泥搅拌机，球磨机的衬里，泵的磨损表面等。
压实石墨铸铁Compacted Graphite(CG) Iron
虽然灰铸铁和球墨铸铁已经存在了多个世纪，但压实石墨铸铁是一种较新的产品，于1950年左右首次生产。
就微观结构而言，压实铸铁中石墨以圆形蠕虫状结构存在（可以通过添加类似于球墨铸铁的微量元素，例如镁，铈和钛来实现），它有效地结合了灰铸铁和球铸铁的圆形边缘，这种蠕虫状石墨，以及不规则的凹凸表面，会导致石墨与铁基体之间形成牢固的附着力，并抑制裂纹的产生和扩展。
压实石墨铸铁的性能介于灰铸铁和球铸铁之间。
与球墨铸铁相比，压实石墨铸铁具有更高的导热性，并可以更好地降低热冲击性，这种特性使得压实石墨铸铁非常适合于柴油发动机，与传统的灰铁柴油发动机相比，其重量更轻。
合金铸铁Alloyed Cast Iron
这类铸铁分为两种类型：耐腐蚀和耐高温型。
耐腐蚀合金铸铁用于生产在海水，酸井油，商业有机和无机酸碱等环境中运行的工程零件。
高温合金铸铁可抵抗负载下的断裂，环境大气中的氧化，高达600°C引起的组织生长和不稳定性等。
合金铸铁能够铸造成复杂形状，并且可以加工，这使其可应用于化学加工厂，石油精炼，食品处理和船舶服务等领域。
合金铸铁的分类：大体分为有石墨和无石墨类型，添加不同的合金元素，可以实现不同的微观组织和性能。例如高铬铸铁实现耐磨，耐腐蚀，抗热等性能。
合金铸铁强度硬度图
04
铸铁应用举例
最后欣赏一些铸铁的应用吧，不想打字了，直接贴图。
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