灰鑄鐵

灰鑄鐵是指含有片狀石墨的鑄鐵，因其斷口呈深灰色，主要成分為鐵，故稱灰鑄鐵、碳、硅、錳、硫、磷是應(yīng)用最廣泛的鑄鐵，其產(chǎn)量占鑄鐵總產(chǎn)量的80%以上。

根據(jù)石墨的形狀，灰鑄鐵可分為普通灰鑄鐵，石墨呈片狀；球墨鑄鐵，石墨是球形的；可鍛鑄鐵，石墨結(jié)塊和絮狀；蠕墨鑄鐵，石墨呈蠕蟲狀。

灰鑄鐵是鑄鐵的一種。碳以片狀石墨的形式存在于鑄鐵中。斷口呈灰色。有良好的鑄造、良好的切削性能和耐磨性。用于制造機(jī)架、箱體等。灰鑄鐵石墨呈片狀，有效承載面積相對較小，在石墨尖端容易發(fā)生應(yīng)力集中，所以灰鑄鐵的強(qiáng)度、塑性、韌性低于其他鑄鐵。但是它具有優(yōu)異的減振性能、低缺口敏感性和高耐磨性。

可以獲得比鑄鋼更薄和更復(fù)雜的鑄件，并且鑄件中的殘余內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形比鑄鋼中的小。

對冷卻速度比較敏感，所以薄斷面容易形成白點和裂紋，厚斷面容易形成疏松因此，當(dāng)壁厚超過其臨界值時，灰鑄鐵件的力學(xué)性能會隨著壁厚的增加而顯著降低。表面光滑，所以加工余量比鑄鋼小，表面加工質(zhì)量低對疲勞極限的不利影響很小。

具有較高的吸振性，常用作承振架，不允許用于長期在250度工作的零件。

不同部分的性能是一致的。適于做要求高、而具有不同截面的那些更厚〔大型)鑄件。

灰鑄鐵分為≥HT250和≤HT220，其密度分別為7.35g/cmsup3;與7.2g/cmsup3；

灰鑄鐵的熔點是1100~1300攝氏度。

灰鑄鐵顯微組織灰鑄鐵含碳量高(為2.7%~4.可以認(rèn)為是碳鋼基體加片狀石墨。根據(jù)基體組織的不同，灰鑄鐵可分為三種類型：鐵素體基體灰鑄鐵；珠光體鐵素體基體灰鑄鐵；珠光體基體灰鑄鐵。

鐵素體灰鑄鐵是一種具有許多厚片狀石墨的鐵素體基體，其強(qiáng)度、硬度差，很少用；

珠光體灰鑄鐵均勻分布在珠光體基體上、細(xì)石墨薄片，其強(qiáng)度、硬度比較高，常用來制造機(jī)床床身、機(jī)體等重要件；

珠光體-鐵素體灰鑄鐵是珠光體和鐵素體的混合基體，分布著較厚的石墨薄片這種鑄鐵的強(qiáng)度、雖然硬度比前者低，但仍能滿足一般車身的要求，其鑄造性、它是應(yīng)用最廣泛的灰鑄鐵，減震性好，易熔化。

灰鑄鐵顯微組織的差異實質(zhì)上是鑄鐵中碳的不同形態(tài)。灰鑄鐵中的碳是化合物碳(Fe3C)和石墨碳所組成。化合碳為0.8%當(dāng)時屬于珠光體灰鑄鐵；化合碳小于0.8%時，屬珠光體—鐵素體灰鑄鐵；當(dāng)碳全部以石墨狀態(tài)存在時，為鐵素體

60年代，在灰鑄鐵中加入稀土，即使用稀土孕育劑，已在生產(chǎn)中日益推廣應(yīng)用。由于稀土孕育劑具有很強(qiáng)的抗衰退能力、降低白口、改善斷面均勻性、改善鑄件的機(jī)械性能、耐磨性、致密性和耐壓等功能，因此，有人稱含稀土硅鐵孕育劑為高效-長效孕育劑。

對稀土在灰鑄鐵中行為的研究表明，稀土對亞共晶有很大影響、共晶和過共晶鑄鐵對組織和性能都有良好的影響，可以明顯增加共晶團(tuán)的數(shù)量；稀土的加入量與抗拉強(qiáng)度之間存在雙峰效應(yīng)微量稀土消除白斑的能力很強(qiáng)，但過量添加會促進(jìn)白斑的形成。此外，稀土還能改善截面敏感性和夾雜物形態(tài)。

稀土在散熱器上的應(yīng)用取得了巨大的成功。由于稀土的加入，散熱器材料的抗拉強(qiáng)度可提高20 ~ 50 MPa，耐壓可提高1 ~ 2 kg/Cm2，提高了鑄件的成品率，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

我國1000萬噸鑄件中，約80%它是灰鑄鐵，所以在灰鑄鐵中添加稀土，特別是在低品位灰鑄鐵中添加稀土來改善其性能是很有潛力的。

力學(xué)性能

灰鑄鐵的機(jī)械性能與基體組織和石墨形態(tài)有關(guān)。灰鑄鐵中的片狀石墨嚴(yán)重分裂基體，容易在石墨尖角處造成應(yīng)力集中，使灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度變差、塑性和韌性遠(yuǎn)低于鋼，但抗壓強(qiáng)度與鋼相當(dāng)，也是普通鑄鐵件中力學(xué)性能最差的鑄鐵。同時，基體組織對灰鑄鐵的力學(xué)性能也有一定的影響鐵素體基體灰鑄鐵的石墨片較粗，強(qiáng)度和硬度最低，很少使用；珠光體基體灰鑄鐵石墨薄片細(xì)小，強(qiáng)度高，硬度高，主要用于制造重要鑄件；鐵素體-珠光體基體灰鑄鐵的石墨片比珠光體灰鑄鐵略厚，性能不如珠光體灰鑄鐵。因此，珠光體基體灰鑄鐵在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。

其他性能

灰鑄鐵具有良好的鑄造性能、良好的減振性、良好的耐磨性能、良好的切割性能、低的缺口敏感性。

消除內(nèi)應(yīng)力退火；

用于改善可加工性退火；

表面淬火灰鑄鐵的密度。

灰鑄鐵經(jīng)過熱處理后，只能改變基體組織，而不能 不改變石墨的形狀，就不可能明顯提高灰鑄鐵的力學(xué)性能。灰鑄鐵的熱處理主要用于消除鑄件內(nèi)應(yīng)力和白口組織，穩(wěn)定尺寸，改善機(jī)械加工性能，提高表面硬度和耐磨性。

灰鑄鐵鑄件

消除內(nèi)應(yīng)力退火

用于消除凝固過程中由于冷卻不均勻而產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力，防止鑄件變形和開裂。工藝是將鑄件加熱到 500 ~ 600℃，保溫一段時間，然后隨爐慢慢冷卻到150 ~ 200℃以下，再取出空冷有時，鑄件被長時間放置在自然環(huán)境中以釋放鑄件的內(nèi)應(yīng)力這個方法被稱為“自然時效”該方法可用于消除大型灰鑄鐵件的鑄造應(yīng)力。

石墨化退火

為了消除白口組織，降低硬度，提高切削性能。方法是將鑄件加熱至850 ~ 900℃，保溫333，562 ~ 5小時，然后隨爐緩慢冷卻至400 ~ 500℃，再從爐中取出空冷，使滲碳體在保溫和緩慢冷卻過程中分解形成石墨。

表面淬火

提高表面硬度，延長使用壽命。例如，對于機(jī)床導(dǎo)軌表面內(nèi)燃機(jī)氣缸套內(nèi)壁等灰鑄鐵件的工作表面，需要有較高的硬度和耐磨性，可以采用表面淬火的方法。常用的方法有高（中）頻率感應(yīng)加熱表面淬火和接觸電阻加熱表面淬火。