灰口铸铁

脆性材料

灰口铸铁是铸铁中使用得最多的一种。灰口铸铁是在珠光体(或铁素体)基体中分散有大量片状石墨的铸铁。浇注时缓慢冷却即可促使石墨化，便可得到灰口铸铁。因断口常呈灰黑色而区别于白口铸铁。灰口铸铁一般划为脆性材料，但仍有一.定的吸收外力变形功并表现有一定韧性的材料。其含碳量一般为2.8%~4.0%，因其浇注性能良好，被广泛应用于结构较为复杂的铸件，甚至用于浇注受压力的容器（如造纸烘缸）。

简述

普通灰口铸铁主要是碳以片状石墨形式析出的铸铁。灰口铸铁应用很广，在各类铸铁的总产量中，灰口铸铁约占80%以上。

灰口铸铁的成分大致范围为：2.5%～4.0%C，1.0%～3.0%Si，0.25%～1.0%Mn，0.05%～0.50%P，0.02%～0.20%S。具有上述成分范围的液体铁水，在进行缓慢冷却凝固时，将发生石墨化，析出片状石墨。其断口的外貌呈暗灰色，故称为灰口铸铁。

普通灰口铸铁的组织是由片状石墨和钢的基体两部分组成的。在光学显微镜下观察，石墨呈不连续的片状，或直或弯。其基体则可分为铁素体、铁素体+珠光体、珠光体三种。经孕育处理的灰口铸铁（HT250、HT300、HT350），由于在结晶时，石墨晶核数目增多，石墨片变细，故其显微组织是在细珠光体基体上分布着细小片状石墨。

灰口铸铁的应用主要根据抗拉强度来决定，用于各种外形复杂的铸件。选择铸铁牌号时必须考虑铸件的壁厚和相应的强度值。例如，某铸件的壁厚40mm，要求抗拉强度值为200MPa，此时，应选HT250，而不是HT200。

孕育处理

改善灰口铸铁机械性能的关键，是改善铸铁中石墨片的形状、数量、大小和分布。石墨片越少、越细、越均匀，则铸铁的机械性能越高。生产中采用孕育处理来改善铸铁的性能。孕育处理就是在浇注前向铁水中加入少量的孕育剂（如硅铁）进行孕育处理，使铁水在凝固过程中产生大量的人工晶核，以促进石墨的形核和结晶，从而获得细珠光体基体上分布着少量细小、均匀的石墨片组织。经孕育处理后的铸铁称为孕育铸铁或变质铸铁，其强度、塑性和韧性较普通灰口铸铁高，因此常用作气缸、曲轴、凸轮轴等较重要的零件。

热处理

铸铁中的基体组织是决定其力学性能的重要因素。铸铁可通过合金化和热处理的办法强化基体，进一步提高铸铁的力学性能，这一点在球墨铸铁中尤为重要。但热处理并不能改变灰口铸铁中石墨的形态及分布状态，所以利用热处理来提高灰口铸铁性能的效果并不大，通常只进行退火或表面淬火处理。

(1)去应力退火。铸件在冷却过程中由于各部分的收缩和组织转变速度的不同，使铸件内部产生不同程度的内应力，可能导致铸件翘曲和裂纹。为保证尺寸稳定性，防止变形开裂，对一些形状复杂的铸件，如机床床身、气缸等，往往进行去应力退火。其规范一般为：加热温度500～550℃，保温一定时间后，炉冷到150～220℃出炉空冷。

(2)高温退火。铸件冷却时，由于表层及截面较薄处因冷却速度快而易形成白口组织，硬度高难以切削加工。为使自由渗碳体分解，降低硬度，改善切削加工性，需将铸件加热至850～950℃，保温2～5h后，随炉冷至600℃，出炉空冷，最终组织为铁素体或铁素体+珠光体基灰铸铁。

(3)表面淬火。某些大型铸件的工作表面需要有较高的硬度和耐磨性，如机床导轨的表面及内燃机汽缸套的内壁等，在机加工后可用快速加热的方法对铸铁表面进行淬火处理。

特点

灰口铸铁的性能与普通碳钢相比，具有如下特点。

(1)力学性能低。灰口铸铁的抗拉强度比较低，这种现象同灰口铸铁的组织特征分不开的，由于石墨的力学性能很低，因此，灰口铸铁的显微组织实际上相当于布满孔洞或裂纹的钢。在拉伸时，由于片状石墨对钢基体的分割作用和所引起的应力集中效应，故其抗拉强度值远低于钢。

(2)耐磨性与消震性优。由于铸铁中的石墨有利于润滑及储油，故耐磨性好。同样，由于石墨的存在，灰口铸铁的消震性优于钢。

(3)工艺性能好。由于灰口铸铁含碳量高，接近于共晶成分，故熔点比钢低，因而铸造流动性好。另外，由于石墨使切削加工时易于形成断屑，故灰口铸铁的可切削加工性优于钢。

牌号

灰口铸铁以其力学性能来表示的牌号以“HT”起首，其后以三位数字来表示，其中“HT”表示灰口铸铁，数字为其最低抗拉强度值，例如HT200，表示以φ30mm单个铸出的试棒测出的抗拉强度值大于200MPa（但小于300MPa）。

依照GB 5675-85，灰口铸铁共分为HTl00、HTl50、HT200、HT250、HT300、HT350六个牌号。其中，HTl00为铁素体灰口铸铁，HTl50为珠光体-铁素体灰口铸铁，HT200和HT250为珠光体灰口铸铁，HT300和HT350为孕育铸铁。

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