灰铸铁铸件生产技术 灰铸铁的性能及孕育铸铁.pdf

灰铸铁的性能

一、灰铸铁的力学性能

1.灰铸铁的抗拉强度

灰铸铁思维抗拉强度较低，其牌号中体现了抗拉强度的情况，约为100~250MPa。
仅有普通碳钢的1/3~1/2，但比白口铸铁稍高。灰铸铁若经孕育处理，其抗拉强度可达

250~400MPa。因此，灰铸铁在作为结构零件使用时，一般不使其处于受拉状态。
2.灰铸铁的抗压强度

灰铸铁的抗压强度较高，可达到600~1000MPa，约为其抗拉强度的3~4倍。因此，
灰铸铁有“抗压不抗拉”之说，又因其具有良好的减震性能，广泛用于制造承压的机体或
基础件，如机床床身。
3.灰铸铁的硬度

灰铸铁的硬度范围一般在170~300HBS。其硬度主要取决于基体组织，同时受石墨
组织的影响。其基体组织中珠光体含量越多，珠光体晶粒越细，其硬度越高。在热处理
状态下，组织为贝氏体或马氏体时，硬度也能达到很高的状态。灰铸铁中，其石墨越越
长越粗，其硬度相应下降。
4.灰铸铁的塑性和韧性

灰铸铁的伸长率仅为0.3~0.8%，冲击韧度约为2~5J/cm2，属于典型的脆性材料，
二、灰铸铁的使用性能

1.良好的减震性能
灰铸铁中的片状石墨，相当于空洞，对基体割裂作用，遇到振动时能够加速能量衰
减，因而具有良好的减震性能。工程上使用灰铸铁，主要考虑这这一特性，一般用来制
造机床床身和精密机器设备的底座。也可以此区别钢和铸铁材质，如敲击钢件时声音响
亮，而敲击灰铸铁时则声音沉闷。
2.良好的耐磨性能
耐磨性能主要表现为抗磨特性和减磨特性，灰铸铁具有良好的减磨性能。由于石墨
本身是良好的固体润滑剂，具有减磨能力。另外，灰铸铁具有硬基体上分布着软质点的
组织特征，预磨或磨合后石墨消失的位置形成微小的空洞，可以储存润滑油，在有良好
润滑的条件下容易产生油膜，因而具有良好的减磨性能。实验表明，灰铸铁具有均匀分
布的A型石墨和珠光体基体时，其耐磨性能较好。因此，灰铸铁也广泛用于润滑条件下
工作的建模零件，如柴油机汽缸套、活塞环等。
3.较小的缺口敏感性能
灰铸铁在受力条件下，对裂纹或缺口不敏感。也就是说，有缺口和无缺口两种情况
下，其力学性能变化不大。相反，钢对缺口非常敏感，如果钢件表面存在裂纹或缺口，
其力学性能会显著下降。
三、灰铸铁的铸造工艺性能

工艺性能是指材料适应某种工艺成型方法的能力，铸造性能是指某种材料是否适合
铸造成形的能力。灰铸铁具有具有优良的铸造性能，良好的切削加工性能，但焊接性能
很差，不具备锻造性能。
四、改善灰铸铁性能的方法

1.提高冷却速度
2.加入合金元素
3.热处理
4.孕育处理
五、灰铸铁孕育处理

1.灰铸铁孕育处理的原理

图1碳、硅含量与铸铁组织的关系

－白口区；－麻口区；、、－灰口区（－；－；－）
IIIaIIIIbIIIIIP+GIIbP+F+GIIIF+G
图1是碳、硅含量与铸铁组织的关系，从图中可看出，碳和硅共同决定了铸铁的组

织。当碳和硅含量都较低时，铸铁组织是在区域I的白口组织区。当碳硅含量都较高时，
区域是麻口区，、是灰口区。
IIaIIbIII
将铸铁铁液成分调整到区域I内的阴影范围内，若此时浇注，会形成白口铁铸件。
但是，如在此铁液内加入一定的石墨化元素，采用人工处理的方法促进石墨化过程，会
形成低碳低硅成分的灰铸铁。由于人为地在很短时间内加入了大量的结晶核心，降低了

过冷度，使共晶团细化，得到具有细小A型石墨片和细珠光体或索氏体基体的灰铸铁，
力学性能显著提高，这种处理过程就叫孕育处理。经孕育处理所得到的铸铁叫孕育铸铁，
处理时向原铁液中加入的促进石墨化元素叫孕育剂。孕育铸铁一般有两个牌号，即

HT300和HT350。有时，HT250牌号也需要进行孕育处理，以提高其强度等级。
孕育处理的目的主要是在白口化倾向很大时，通过加入孕育剂降低铁液的过冷倾
向，增加石墨的成核能力，促使铁液按稳定系进行结晶，从而改变石墨的形态及细化程
度等。在实际生产中，孕育处理已广泛应用于灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁
等。
2.灰铸铁孕育处理的方法
孕育铸铁的生产过程包括备料、配料、熔制低碳低硅铁液、加入孕育剂进行孕育处
理和浇注等阶段。
（1）备料
准备炉料和孕育剂。炉料包括原生铁、废钢、回炉料及其它铁合金。
（2）确定铁液的目标成分
目标成分是指熔炼以后，孕育处理前铁液的化学成分。一般在孕育处理以前，需要
检测体液的成分和温度，以便作为成分调整和孕育处理的决策依据。
（3）配料
通过炉料的搭配使用，保证铁液的碳、硅含量低于或等于目标含量。如各元素低于
目标成分时，调整成分相对比较简单。如某个元素含量高于目标成分，会增加成分调整
的难度，配料基本是按照这一原则进行的。
（4）熔炼
使用冲天炉或中频感应炉熔化，然后调整铁液化学成分至目标成分，调整