灰铸铁的性能、用途及注意事项

灰铸铁是价格最便宜、应用最广泛的一种铸铁，在各类铸铁的总产量中，灰铸铁占80%以上。

1.灰铸铁的化学成分和组织特征

在生产中，为浇注出合格的灰铸铁件，一般应根据所生产的铸铁牌号、铸铁壁厚、造型材料等因素来调节铸铁的化学成分，这是控制铸铁组织的基本方法。

灰铸铁的成分（质量分数）大致范围为：2.5%～4.0%C，1.0%～3.0%Si，0.25%～1.0%Mn，0.02%～0.20%S，0.05%～0.50%P。具有上述成分范围的铁液在进行缓慢冷却凝固时，将发生石墨化，析出片状石墨。其断口的外貌呈浅烟灰色，所以称为灰铸铁。

普通灰铸铁的组织是由片状石墨和金属基体两部分组成的。根据不同阶段石墨化程度的不同，灰铸铁有三种不同的基体组织：①铁素体基体，见图20-2；②铁素体基体+珠光体基体；③珠光体基体。

图20-2 铁素体基体灰铸铁的显微组织

2.灰铸铁的牌号、性能及用途

灰铸铁的牌号、性能及用途见表20-2。牌号中“HT”表示“灰铁”二字汉语拼音的大写字头，在“HT”后面的数字表示最低抗拉强度值。

表20-2 灰铸铁的牌号、性能及用途(www.xing528.com)

从表20-2可以看出，在同一牌号中，随铸件壁厚的增加，其抗拉强度降低。因此，根据零件的性能要求选择铸铁牌号时，必须同时注意到零件的壁厚尺寸。

灰铸铁的性能与普通碳钢相比，具有如下特点：

1）抗拉强度和塑性、韧性都远远低于钢。由于灰铸铁中片状石墨（相当于微裂纹）的存在，不仅在其尖端处引起应力集中，而且破坏了基体的连续性，这是灰铸铁抗拉强度很差，塑性和韧性几乎为零的根本原因。但是，灰铸铁在受压时石墨片破坏基体连续性的影响则大为减轻，其抗压强度是抗拉强度的2.5～4倍。所以常用灰铸铁制造机床床身、底座等耐压零部件。

2）耐磨性与消振性好。由于铸铁中石墨有利于润滑及贮油，所以耐磨性好。同样，由于石墨的存在，灰铸铁的消振性优于钢。

3）工艺性能好。由于灰铸铁碳含量高，接近于共晶成分，故熔点比较低，流动性良好，收缩率小，因此适宜于铸造结构复杂或薄壁铸件。另外，由于石墨使切削加工时易于形成断屑，所以灰铸铁的切削加工性优于钢。

3.灰铸铁的孕育处理

表20-2中HT250、HT300、HT350属于较高强度的孕育铸铁（也称变质铸铁），这是普通铸铁通过孕育处理得到的。由于在铸造之前向铁液中加入了孕育剂（或称变质剂），结晶时石墨晶核数目增多，石墨片尺寸变小，更为均匀地分布在基体中。所以其显微组织是在细珠光体基体上分布着细小片状石墨。铸铁变质剂或孕育剂一般为硅铁合金或硅钙合金小颗粒或粉，当加入铸铁液内后立即形成SiO₂的固体小质点，铸铁中的碳以这些小质点为核心形成细小的片状石墨。

铸铁经孕育处理后不仅强度有较大提高，而且塑性和韧性也有所改善。同时，由于孕育剂的加入，还可使铸铁对冷却速度的敏感性显著减少，使各部位都能得到均匀一致的组织。所以孕育铸铁常用来制造力学性能要求较高、截面尺寸变化较大的铸件。