灰铸铁的牌号和性能

灰铸铁的牌号是用字母“HT”再加上一组数字来表示的，其后的数字表示铸铁的最低抗拉强度。例如HT150，表示最低抗拉强度为150 MPa的灰铸铁。灰铸铁的牌号、力学性能及其用途见表1．5．8。

表1.5.8　灰铸铁的牌号、力学性及其用途

续表

灰铸铁的化学成分大致为：w C= 2．5%～4．0%，w Si= 1．0%～2．5%，w Mn= 0．5%～1．3%，w S≤0．3%，w P≤0．15%。它的组织是在钢的基体上分布着片状石墨。根据化学成分和冷却条件的不同，灰铸铁可有3种不同的组织：“F+石墨”、“F+ P+石墨”、“P+石墨”，其中以P为基体的灰铸铁强度较高。

①力学性能　由于石墨的强度、塑性、韧性几乎为零，灰铸铁如同在钢中嵌入了大量的微裂纹，使基体割裂，并在片状石墨的尖角处引起应力集中，受载后易形成脆性断裂。因此，灰铸铁的抗拉强度比钢低得多，只利用了基体组织30%～50%的性能，而且塑性、韧性也很差（δ≈0）。灰铸铁的强度、塑性及韧性与其所含石墨的数量、大小和分布密切相关。石墨数量越多，越粗大，分布越不均匀，对基体的割裂作用就越严重，灰铸铁的强度、塑性及韧性也越差。

铸铁的抗压强度、硬度及耐磨性主要取决于基体。故灰铸铁的抗压强度比抗拉强度高得多，可接近于钢，同时珠光体基体的灰铸铁具有较高的硬度和耐磨性。

②其他性能　灰铸铁的成分接近共晶成分，故灰铸铁的流动性好、收缩小，产生缺陷的倾向小，是铸造性能最好的一种材料。因此，在铸造生产中往往不需采取任何特殊工艺措施即可获得合格的铸件。灰铸铁属于脆性材料，不能锻造和冲压。同时，焊接时产生裂纹倾向大，并在焊接区常出现白口组织，难以切削加工，故焊接性也很差。石墨的存在使灰铸铁具备了一些其他的优良性能。如良好的减摩性、减震性，良好的切削加工性及低的缺口敏感性等。

为了提高灰铸铁的力学性能，就必须降低碳硅含量，以达到减少石墨数量，缩小石墨大小，减轻其割裂基体的作用。但碳硅含量较少的铁水，不容易形成石墨，而形成白口铸铁。生产中常采用孕育处理（又称变质处理）的方法，即在出铁水时加入少量硅质量分数为75%的硅铁合金作为孕育剂，增加外来晶核，强制使铸铁石墨化以获得细晶粒的珠光体基体和细片状的石墨。孕育处理后的灰铸铁称为“孕育铸铁”或“变质铸铁”。经孕育处理的铸铁，其强度、硬度比普通灰铸铁明显提高，并在厚大截面上具有均匀的组织和性能，故常用做力学性能要求较高的厚大铸件。

热处理只能改变铸铁的基体，不能改变片状石墨的有害作用，因此，通过热处理提高灰铸铁的力学性能效果不大。灰铸铁常用的热处理为去应力退火和软化退火。

①去应力退火　去应力退火（人工时效）的目的是降低铸件内应力，防止加工后的变形。常用的去应力退火方法是将铸件加热至500～600℃，经较长时间保温后缓慢冷却到150～200℃出炉空冷。

②软化退火　软化退火（石墨化退火）的目的是使铸件中部分白口组织的渗碳体继续分解成石墨，从而改善其切削加工性能。软化退火的方法是将铸件加热至850～900℃，保温2～5 h，然后炉冷至400～500℃后取出空冷。