灰铸铁的化学成分、显微组织与性能分析

1.化学成分

灰铸铁的化学成分大致是:wC＝2.5%～4.0%，wSi＝1.0%～2.5%，wMn＝0.5%～1.4%，wS≤0.15%，wP≤0.30%。

2.显微组织

由于化学成分和冷却条件的综合影响，灰铸铁的显微组织有3种类型，即铁素体(F)＋片状石墨(G)；铁素体(F)＋珠光体(P)＋片状石墨(G)；珠光体(P)＋片状石墨(G)。图6－3为铁素体灰铸铁、铁素体＋珠光体灰铸铁和珠光体灰铸铁的显微组织。灰铸铁的显微组织可以看成是钢的基体上分布着一些片状石墨。

图6－3　灰铸铁的显微组织

(a)铁素体灰铸铁　(b)铁素体＋珠光体灰铸铁　(c)珠光体灰铸铁

3.性能(www.xing528.com)

灰铸铁的性能主要决定于其钢基体的性能和石墨的数量、形状、大小及分布状况。钢基体组织主要影响灰铸铁的强度、硬度、耐磨性及塑性。由于石墨本身的强度、硬度和塑性都很低，灰铸铁中存在的石墨，就相当于在钢的基体上布满了大量的孔洞和裂缝，割裂了基体组织的连续性，从而减小了基体金属的有效承载面积；而且在石墨的尖角处易产生应力集中，造成铸件局部损坏，并迅速扩展形成脆性断裂。因此，灰铸铁的抗拉强度和塑性比同样基体的钢低得多。若片状石墨越多，越粗大，分布越不均匀，则灰铸铁的强度和塑性就越低。

石墨除有割裂基体的不良作用外，也有有利的一面，归纳起来大致有以下几个方面:

(1)优良的铸造性能。由于灰铸铁碳的质量分数高、熔点较低、流动性好，因此，凡是不能用锻造方法制造的零件，都可采用铸铁材料进行铸造成形。此外，石墨的比容较大，当铸件在凝固过程中析出石墨时，部分地补偿了铸件在凝固时基体的收缩，故铸铁的收缩量比钢小。

(2)良好的吸震性。由于石墨阻止晶粒间震动能的传递，并且将震动能转化为热能，所以铸铁中的石墨对震动可以起到缓冲作用。这种性能对于提高机床的精度，减少噪声，延长受震零件的寿命很有好处。灰铸铁的这种吸震能力约为钢的数倍，广泛用作机床床身、主轴箱及各类机器底座等工件。

(3)较低的缺口敏感性。灰铸铁中由于石墨的存在，就相当于其内部存在许多小缺口，故灰铸铁对其表面的小缺陷或小缺口等，几乎不具有敏感性。

(4)良好的可加工性。灰铸铁在进行切削加工时，由于石墨起着减摩和断屑作用，故可加工性能好，刀具磨损小。

(5)良好的减摩性。由于石墨本身的润滑作用，以及它从铸铁表面脱落后留下的孔洞具有储存润滑油的能力，故灰铸铁具有良好的减摩性。

值得注意的是，灰铸铁在承受压应力时，由于石墨不会缩小有效承载面积和不产生缺口应力集中现象，故灰铸铁的抗压强度与钢相近。灰铸铁的钢基体组织对灰铸铁力学性能的影响是:当石墨存在的状态一定时，铁素体灰铸铁具有较高的塑性，但强度、硬度和耐磨性较低；珠光体灰铸铁的强度和耐磨性较高，但塑性较低；铁素体－珠光体灰铸铁的力学性能则介于上述两类灰铸铁之间。