鑄鐵
CNC 加工

鑄鐵是一族碳含量超過2%（通常為2.5–4.5%）的鐵-碳合金，在固化過程中多餘的碳以石墨或鐵碳化物形式析出。這種顯微組織賦予鑄鐵的定義性特徵：出色的抗壓強度、卓越的減震性能、來自石墨的潤滑特性，以及雖然硬度高但可加工性良好。鑄鐵廣泛用於機床底座、引擎缸體、泵體、制動部件，以及需要剛性、耐磨性和尺寸穩定性的重型結構件。.

灰鑄鐵是最廣泛使用的鑄鐵等級，其特徵是在鐵素體或鐵素體-珠光體組織中以鳳尾石墨形式析出的石墨。常見等級包括 ASTM A48 Class 20–40、ISO EN-GJL-150 至 EN-GJL-300，以及 GB HT150–HT350。灰鑄鐵具有出色的機加工性、優異的減振性、良好的抗壓強度以及低成本。用於引擎缸體、汽缸頭、機床底座、制動鼓、泵體與變速箱外殼。其抗拉強度中等（150–350 MPa），但抗壓強度是其3–5倍。.

球鐵是通過在熔體中加入鎂而製造的，這會使石墨在凝固時形成球狀結構而非鳳尾狀，顯著提升抗拉強度（400–900 MPa）、延伸率（可達18%）以及衝擊韌性，與灰鑄鐵相比，接近鋼材的性質，同時保留良好加工性。常見等級包括 ASTM A536 Grade 65-45-12、80-55-06，以及 EN-GJS-400-18 至 EN-GJS-700-2。球鐵用於曲軸、齒輪、差動箱、液壓閥體，以及需要同時具備鑄鐵的可加工性與較高機械強度的結構件。.

合金鑄鐵在鑄鐵中加入鉻、鎳、鉬或銅等元素，以使其性質超越標準灰鐵或球鐵。高鉻白鐵（15–30% Cr）可達 HRC 55–65 的極端耐磨性。 Ni-Hard 提供出色的耐磨性與增強的韌性。 馬氏體型 Ni-Resist 鐵在高達 800°C 的高溫下仍具腐蝕抵抗與尺寸穩定性。當標準鑄鐵無法滿足耐磨、耐高溫或耐腐蝕的使用需求時，會指定合金鑄鐵——它們的加工難度顯著高，需要使用 CBN 工具。.

鑄鐵加工面臨若干特定挑戰：（1）硬皮/硬化層—原鑄表面含有氧化皮、砂粒夾雜與快速硬化的層，若第一道刀未切穿其下方，工具會快速受損。（2）磨蝕性石墨—石墨鳞片會加速刀具的溝腹磨損。（3）乾式或近乾式加工—鑄鐵通常以乾式或微量潤滑劑進行加工，因為灑水冷卻可能造成熱震。（4）多孔性—內部氣孔在加工薄壁時可能導致尺寸意外變化。（5）合金鐵硬度變異—高鉻白鐵在同一鑄件內的硬度可能有顯著差異。.

灰鑄鐵與球鐵的標準 CNC 加工公差為旋削特徵±0.02 mm，銑削特徵±0.05 mm。對於精密軸承孔與密封面，灰鐵與球鐵的公差控制為±0.010–0.015 mm。合金鑄鐵通常由於硬度變異，在加工特徵上可達±0.02–0.03 mm。請注意，鑄件本身存在固有的尺寸變異—在加工開始前，必須考量基準點選取與夾具策略以因應鑄件變異。所有精密鑄鐵元件皆提供 CMM 檢測報告。.

鑄鐵具有有限的固有耐腐蝕性，石墨鐵基體在潮濕或濕潤環境中會腐蝕。表面處理取決於應用：機床底座與內部元件通常僅提供防銹油。中等環境的零件採用黑色氧化、磷酸鹽塗層或鋅鍍。潮濕環境中的泵體和閥門外殼採用環氧塗料或粉末塗層。請注意，灰鑄鐵在未經適當預處理的情況下不得以酸性工藝電鍍，因為石墨片網路可能捕捉氫並造成鼓脹。.

鑄鐵焊接是可行的，但需要專業工序。焊接灰鑄鐵必須預熱到 300–600°C 以防止熱影響區裂紋。使用鎳基焊條或鑄鐵焊條。球鐵比灰鐵更易焊接，但仍需預熱。高鉻合金鐵通常被認為不可焊。至於熱處理：灰鑄鐵可進行應力消除（550–600°C）以降低鑄造殘餘應力，便於精加工。球鐵可退火變軟，或正火淬火回火以提高硬度。.