灰铸铁的化学成分

    一、灰铸铁的化学成分、组织和性能

    灰铸铁生产工艺简单、价格便宜、应用广泛，其产量占铸铁总量的80%以上。它常用于制造机器底座、机架、工作台、床身、齿轮箱体、阀体、汽缸盖和活塞环等。

    (一)灰铸铁的化学成分

    灰铸铁中碳、硅、锰是调节组织的主要元素。实践证明，其成分控制在w_C=2．5%～4．0%、w_Si=1．0%～2．5%、w_Mn=0．4%～1．4%范围内，在浇注后能够得到较好的灰口组织，且不至于产生过多或粗大的片状石墨。硫是灰铸铁中应限制使用的元素，其含量一般应限制在0．10%～0．15%以下;磷是控制使用的元素，其含量应不大于0．30%。

    (二)灰铸铁的组织和性能

    灰铸铁的组织是由高温铁水经缓慢冷却，通过石墨化过程形成的，由片状石墨和基体组织组成。根据石墨化过程进行程度的不同，可分别得到铁素体、铁素体-珠光体和珠光体三种不同基体。灰铸铁的显微组织如图8-4所示。

    

    

    图8-4　灰铸铁显微组织

    灰铸铁的力学性能主要取决于基体的性能以及石墨的数量、形状、大小及分布状况。由于石墨本身强度极低，而且在灰铸铁中又呈片状分布，这种片状石墨不仅严重割裂了基体组织的连续性，而且其尖端还易引起应力集中，所以灰铸铁不仅抗拉强度低，而且塑性和韧性都很差。当基体组织相同时，石墨的数量愈多，尺寸愈大，分布愈不均匀，这种不利影响愈严重。但石墨的存在对灰铸铁的抗压强度影响不大。实验证明，铸铁的抗压强度和硬度主要取决于其基体的性能。当石墨的状态相同时，基体中的珠光体组织愈多，灰铸铁的强度、硬度和耐磨性愈高。

    石墨的存在虽然降低了灰铸铁的力学性能，但却使其获得了许多钢所不及的特殊性能和优良的工艺性能，归纳起来有以下几点。

    (1)良好的铸造性能:灰铸铁碳、硅含量高，熔点较低，成分靠近共晶点，流动性良好。因为，灰铸铁结晶时由于析出比容较大的石墨，使其收缩率减小。

    (2)良好的减震性:由于石墨松软，能有效地阻止振荡波的传播，所以灰铸铁具有良好的减震性。尤其是粗片状石墨对基体的连续性割裂作用增大，吸收振动能量的能力更强，这是普通灰铸铁比球墨铸铁具有更好的减震性的主要原因。

    (3)较低的缺口敏感性:一般钢件，表面若有刀痕、键槽、油孔以及缺口存在，易造成应力集中，使其疲劳强度降低，故缺口敏感性较高。灰铸铁中由于石墨的存在，尤其是石墨呈片状形态时，就相当于零件上已经存在了很多小缺口，因此铸铁的疲劳强度对铸件的表面缺口或缺陷几乎不具有敏感性。但铸铁疲劳强度的绝对值仍比钢低。

    (4)良好的减摩性:由于石墨本身具有润滑作用，以及它从铸铁表面脱落后留下的孔洞具有贮存润滑油的能力，故灰铸铁具有良好的减摩性。

    (5)良好的切削加工性:由于石墨具有润滑和断屑作用，切削铸铁时刀具磨损小，因此铸铁一般都具有良好的切削加工性，尤其是灰铸铁的切削加工性最好。