El ferro colat és un aliatge ferro-carboni amb un contingut de carboni superior al 2,11% (generalment 2,5-4%). És un aliatge multicomponent amb ferro, carboni i silici com a components principals i conté més impureses com ara manganès, sofre i fòsfor que l'acer al carboni. De vegades, per millorar les propietats mecàniques o físiques i químiques del ferro colat, es pot afegir una certa quantitat d'elements d'aliatge per obtenir ferro colat d'aliatge.
Classificació del ferro colat:
I. Segons les diferents formes de carboni del ferro colat, el ferro colat es pot dividir en
1. Carboni de ferro colat blanc, llevat d'una petita quantitat dissolta en ferrita, la resta del carboni existeix en forma de cementita en ferro colat, i la seva fractura és de color blanc platejat, per això s'anomena ferro colat blanc. En l'actualitat, el ferro colat blanc s'utilitza principalment com a matèria primera per a la fabricació d'acer i en blanc per produir ferro colat mal·leable.
2. El carboni de ferro colat gris existeix al ferro colat en forma de grafit en escates a la totalitat o la major part del ferro colat, i la seva fractura és de color gris fosc, per això s'anomena ferro colat gris.
3. Part del carboni de la fosa picada existeix en forma de grafit, semblant a la fosa grisa; l'altra part existeix en forma de cementita lliure, semblant a la fosa blanca. Hi ha picades en blanc i negre a la fractura, per la qual cosa s'anomena ferro colat. Aquest tipus de ferro colat també és molt dur i trencadís, per la qual cosa s'utilitza poc a la indústria.
2. Segons les diferents formes de grafit en ferro colat, el ferro colat es pot dividir en
1. La fosa grisa El grafit de la fosa existeix en escates.
2. Ferro colat mal·leable El grafit en ferro colat existeix en grups. S'obté per recuit de ferro colat blanc d'una determinada composició a alta temperatura durant molt de temps. Les seves propietats mecàniques (especialment la duresa i la plasticitat) són superiors a les de la fosa grisa, per la qual cosa se sol anomenar ferro colat mal·leable.
3. La fosa dúctil El grafit de la fosa existeix en forma esfèrica. S'obté després del tractament d'esferoidització abans d'abocar ferro fos. Aquest tipus de ferro colat no només té propietats mecàniques més altes que el ferro colat gris i el ferro colat mal·leable, i el seu procés de producció és més senzill que el ferro colat mal·leable, sinó que també es pot millorar encara més mitjançant el tractament tèrmic. Per tant, la seva aplicació en la producció és cada cop més extensa.
Usos de diferents ferros colats Ferro colat blanc
El carboni de la fosa blanca existeix completament en forma de carboni infiltrat (Fe3c), de manera que la fractura és de color blanc brillant. Per tant, s'anomena ferro colat blanc. A causa de la presència d'una gran quantitat de Fe3c dur i trencadís, el ferro colat blanc té una gran duresa, una gran fragilitat i és difícil de processar. Per tant, poques vegades s'utilitza directament en aplicacions industrials, i només s'utilitza per a algunes peces que requereixen resistència al desgast i no estan subjectes a impactes, com matrius de trefilatge, boles de ferro de molí de boles, etc. La majoria d'elles s'utilitzen com a palanxes. per a la fabricació d'acer i ferro colat mal·leable.
Ferro colat gris
La majoria o la totalitat del carboni del ferro colat existeix en forma de grafit en escates lliures. La fractura és de color gris. Té un bon rendiment de fosa, una bona processabilitat de tall, antifricció, bona resistència al desgast i els seus ingredients de fusió són senzills, de baix cost i àmpliament utilitzats en la fabricació de peces de fosa complexes i resistents al desgast. El ferro colat gris es divideix en tres categories segons l'estructura de la matriu: ferro colat gris a base de ferrita, ferro colat gris a base de perlita i ferro colat gris a base de perlita. Com que hi ha grafit en escates a la fosa grisa, i el grafit és un component amb baixa densitat, baixa resistència, baixa duresa i plasticitat i tenacitat properes a zero. La seva existència és com un gran nombre de petits buits a la matriu d'acer, que redueix l'àrea de rodament i augmenta la font d'esquerdes. Per tant, el ferro colat gris té una resistència baixa i una tenacitat pobra i no es pot processar per pressió. Per millorar el seu rendiment, s'afegeix una certa quantitat de ferrosilici, calci de silici i altres inoculants al ferro fos abans d'abocar-lo per refinar la matriu de perlita.
Ferro colat mal·leable
El ferro colat mallet està fet d'aliatge de ferro-carboni amb baix contingut de carboni i silici en blancs de ferro colat en blanc i després se sotmet a un tractament de recuit a llarg termini a alta temperatura per descompondre la cementita en grafit floculent. El ferro forjable és una fosa blanca grafititzada. El ferro colat mal·leable es divideix en dues categories segons les diferents microestructures després del tractament tèrmic; un és el ferro colat mal·leable cor negre i el ferro colat mal·leable perlita. L'estructura del ferro colat mal·leable de cor negre és principalment matriu de ferrita (F) + grafit floculent; L'estructura del ferro colat mal·leable de perlita és principalment matriu de perlita (P) + grafit floculent. L'altre és de ferro colat mal·leable de cor blanc. L'estructura del ferro colat mal·leable de cor blanc està determinada per la mida de la secció transversal. La petita secció transversal es basa en ferrita i la superfície de la gran secció transversal és ferrita, i el nucli és perlita i carboni de recuit. El grafit es torna fi i es distribueix uniformement. El ferro colat que s'ha sotmès a aquest tractament d'inoculació s'anomena ferro colat inoculat.
Ferro colat dúctil
Abans d'abocar ferro fos (ferro dúctil), s'afegeix una certa quantitat d'agent esferoidant (comunament utilitzats són ferrosilici, magnesi, etc.) per esferoiitzar el grafit de la fosa. Atès que el carboni (grafit) existeix a la matriu de ferro colat en forma esfèrica, es millora el seu efecte de tall sobre la matriu i es millora molt la resistència a la tracció, el rendiment, la plasticitat i la resistència a l'impacte del ferro dúctil. També té els avantatges de resistència al desgast, absorció de cops, bon rendiment del procés i baix cost. Ara ha substituït àmpliament el ferro colat mal·leable i algunes peces d'acer fos i acer forjat, com ara cigonyals, bieles, corrons, eixos posteriors d'automòbils, etc.
