灰铸铁组织与性能研究论文

(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。

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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。