灰铸铁组织与性能研究论文

一、灰铸铁的组织（1）铁素体灰铸铁——石墨化过程充分进行；（2）铁素体珠光体灰铸铁——第一、二阶段石墨化过程充分进行，第三阶段石墨化过程部分进行；（3）珠光体灰珠铁——第一、二阶段石墨化过程充分进行，第三阶段石墨化过程完全没有进行；二、灰铸铁的性能特点（1）力学性能 灰铸铁的抗拉强度、塑性、韧性和弹性模量远比相应基体的钢低石墨片的数量愈多，尺寸愈粗大，分布愈不均匀，对基体的割裂作用和应力集中现象愈严重，则铸铁的强度、塑性与韧性就愈低。由于灰铸铁的抗压强度σbc、硬度与耐磨性主要取决于基体，石墨的存在对其影响不大，故灰铸铁的抗压强度一般是其抗拉强度的3~4倍同时，珠光体基体比其它两种基体的灰铸铁具有较高的强度、硬度与耐磨性。（2）其它性能 石墨虽然会降低铸铁的抗拉强度、塑性和韧性，但也正是由于石墨的存在，使铸铁具有一系列其它优良性能①铸造性能良好 由于灰铸铁的碳当量接近共晶成分，故与钢相比，不仅熔点低，流动性好，而且铸铁在凝固过程中要析出比容较大的石墨，部分地补偿了基体的收缩，从而减小了灰铸铁的收缩率，所以灰铸铁能浇铸形状复杂与壁薄的铸件②减摩性好 减摩性是指减少对偶件被磨损的性能灰铸铁中石墨本身具有润滑作用，而且当它从铸铁表面掉落后，所遗留下的孔隙具有吸附和储存润滑油的能力，使摩擦面上的油膜易于保持而具有良好的减摩性所以承受摩擦的机床导轨、汽缸体等零件可用灰铸铁制造③减振性强 铸铁在受震动时，石墨能阻止震动的传播，起缓冲作用，并把震动能量转变为热能，灰铸铁减振能力约比钢大10倍，故常用作承受压力和震动的机床底座、机架、机床床身和箱体等零件，④切削加工性良好 由于石墨割裂了基体的连续性，使铸铁切削时容易断屑和排屑，且石墨对刀具具有一定润滑作用，故可使刀具磨损减少⑤缺口敏感性小 钢常因表面有缺口（如油孔、键槽、刀痕等）造成应力集中，使力学性能显著降低，故钢的缺口敏感性大灰铸铁中石墨本身已使金属基体形成了大量缺口，致使外加缺口的作用相对减弱，所以灰铸铁具有小的缺口敏感性。

(1)力学性能灰铸铁的组织相当于以钢为基体再加片状石墨。基体中含有比钢更多的硅、锰等元素，这些元素可溶入铁素体而使基体强化，因此其基体的强度与硬度不低于相应的钢。片状石墨的强度、塑性、韧性几乎为零，可近似地把它看成是一些微裂纹，它不仅割裂了基体组织的连续性，缩小了基体承受载荷的有效截面，而且在石墨的尖端容易产生应力集中，当铸铁件受拉力或冲击力作用时容易产生脆断。因此，灰铸铁的抗拉强度、疲劳强度、塑性、韧性远比相同基体的钢低很多。铸铁中石墨片的数量越多、石墨片越粗大、分布越不均匀，对基体的割裂作用和应力集中现象越严重，则其抗拉强度、疲劳强度、塑性、韧性越低。灰铸铁的性能主要取决于基体的组织和石墨的数量、形状、大小及分布状况。由于灰铸铁的抗压强度、硬度与耐磨性主要取决于基体，石墨的存在对其影响不大，因此，灰铸铁的抗压强度、硬度与相同基体的钢相似。灰铸铁的抗压强度一般是其抗拉强度的3～4倍。(2)其他性能石墨虽然降低了灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性，但也正是由于石墨的存在，使铸铁具有一系列其他优良性能。1)优良的铸造性能。灰铸铁的熔点低，铸造时流动性好，收缩率小，铸造过程中不易出现缩孔、缩松现象，因此灰铸铁可以浇注出形状复杂的薄壁零件。2)良好的减振性能。灰铸铁中的石墨对振动可起缓冲作用，可阻止振动传播，并将振动能量转化为热能，故铸铁具有良好的减振性（铸铁的减振能力比钢大10倍左右），常用于承受压力和振动的机床底座、机架、机身和箱体等零件。3)良好的减摩性能。石墨本身是一种良好的润滑剂，在使用过程中石墨剥落后留下的孔隙具有吸附、储存部分润滑油的作用，使摩擦面上的油膜易于保持而具有良好的减摩性。所以承受摩擦的机床导轨、气缸体等零件可用灰铸铁制造。4)良好的可加工性。由于石墨割裂了基体组织的连续性，因此在切削过程中容易断屑和排屑，且石墨对刀具具有一定的润滑作用，使刀具磨损减少。5)较低的缺口敏感性。铸铁中的石墨就相当于其本身存在了许多微小的裂纹，从而减弱了外加缺口对铸铁的作用。

看下（材料化学前沿）吧~

灰铸铁中的碳主要以片状石墨的形式分布于金属基体中，其断口呈暗灰色，可把灰铸铁看作是钢的基体加上片状石墨组成，由于石墨的强度相对于金属基体来说是极小的，所以灰铸铁的组织可看作是钢的基体上存在着许多“裂纹”，因而它的抗拉强度、塑性和冲击韧度就大大降低。但由于灰铸铁中石墨是以片状存在的，因而它具有良好的耐磨性，消震性和切削加工性，并具有较高的抗压强度，故在工业上应用极广。