灰铸铁是工业常用铸铁中价格最低和应用最广泛的一种铸铁。在汽车、拖拉机、机床、起重装卸机械、内燃机机车等设备中大量采用。
1.灰铸铁的成分与性能
常用灰铸铁的化学成分:w(C)=2.8%~4.0%,w(Si)=1.0%~3.0%,w(Mn)=0.6%~1.3%,w(S)<0.15%,w(P)<0.4%。
由于灰铸铁的化学成分和组织,决定了它的力学性能(抗拉强度、塑性和韧性)不如钢,但它具有以下优良性能:
(1)良好的铸造性 由于灰铸铁的含碳量接近共晶成分,所以熔点低、流动性好、收缩率小(因石墨的密度小和比体积大而减少了灰铸铁凝固时的收缩量)。可以铸出形状复杂和薄壁铸件。
(2)良好的切削加工性 由于石墨起减摩和断屑作用,使刀具磨损小,易切削。
(3)良好的减摩性 在摩擦面上石墨脱落后能形成许多小孔,小孔可吸附储存润滑油,从而保持良好的减摩条件,脱离的石墨还有润滑作用。因此,减摩耐磨性好。
(4)优良的减振性 由于石墨的存在,割裂了基体,减弱了振动能量的传递,起到了减振的作用。灰铸铁减振能力约是钢的10倍,这也是铸铁优于钢的显著特点。因此,铸铁常用来制作减振性的零件,如机床底座等。
(5)较低的缺口敏感性 由于石墨的存在,相当于在基体上有许多小缺口,因此,对铸铁表面的缺陷和缺口几乎不具有敏感性。有一定的抗压、抗弯强度,而且价格便宜。
应当指出,铸铁中的石墨对受压应力的作用影响不大,铸铁的抗压强度和硬度与基体相应的钢接近。灰铸铁的力学性能除主要决定于基体组织外,还与石墨的形态、数量、大小和分布有关。例如:灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性不如可锻铸铁、蠕墨铸铁和球墨铸铁。
2.常用灰铸铁的牌号及用途
灰铸铁牌号用HT和三位数字表示。其中:HT表示灰铸铁,三位数字表示最低抗拉强度。例如:HT150表示灰铸铁的最低抗拉强度为150MPa。(www.xing528.com)
灰铸铁具有一定的强度,还具有优良的工艺性能和特殊性能,而且价格低。因此,工业上应用广泛。常用来制造强度、韧性要求不太高以及要求有较好的减振性、耐磨性的零件,例如气缸体、活塞及各种机器底座等。
灰铸铁的类别、牌号、性能及用途见表8-1。
表8-1 灰铸铁的类别、牌号、性能及用途
(续)
3.灰铸铁的常用热处理
灰铸铁通过热处理只能改变基体组织,而不能改变石墨的形态。因此,灰铸铁常用的热处理工艺方法有以下三种:
(1)去应力退火 铸件冷却过程中,由于各部分冷却速度不同常会产生不同程度的内应力。为消除内应力通常将铸件缓慢加热到500~620℃,保温一定时间,然后随炉冷却至200℃左右出炉空冷。
(2)软化退火 当铸件出现白口,不易切削加工时,可将铸件加热到850~900℃,保温一定时间,使渗碳体分解,然后随炉冷却至400~500℃,出炉空冷。最后基体为铁素体或铁素体+珠光体,从而消除了白口。
(3)表面淬火 为提高铸件表面硬度和耐磨性,可进行表面淬火。表面淬火可用火焰淬火、高频感应淬火等方法。
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