灰铸铁材质解析报告

灰铸铁材质解析报告

灰铸铁材质主要是由它的结晶组织所决定的，所以要控制其金相组织，并熟悉金相与性能两者的关系。

从灰铸铁的金相组织图片可以看出，灰铸铁是在金属基体上分布着大量的片状石墨，可知灰铸铁金相组织包括石墨和金属基体两部分。

石墨本身一是比重小（2.25），只有铁的三分之一，所以在铸铁中占的体积较大，如百分之三的石墨碳就能在铸铁中占有百分之十的体积；另一特点是机械性能很低，据有关资料介绍抗拉强度不足20N/mm2 ，塑性几乎等于零，HB 大约为3左右。由这两大特点，片状石墨在铸铁中对机械性能特别对强度是起决定性的作用，至此可知基体组织对灰铸铁力学性能的影响，远低不过石墨片的割裂作用，所以要控制铸铁的机械性能，应首先注意控制石墨。

灰铸铁的石墨主要以片状形态存在于基体中，石墨对基体的破坏作用一方面是由于它在铸铁中占有大的体积，因而减少了基体和承受负荷的有效断面积；更重要的方面是灰铸铁的石墨呈片状，基体中有许多类似尖锐缺口的石墨片，当承受负荷时，这些石墨边缘就出现强烈的应力集中。虽然铸件所承受的负荷不很大，但在石墨边缘处的实际应力可能就已超过基体的屈服强度，因而使金属基体沿石墨边缘发生塑性变形，以至出现裂纹，造成损坏。因而灰铸铁的抗拉强度很低，它的塑性则几乎等于零，为脆性材料。

片状石墨的分布，按国家标准图谱可分为A（片状）型石墨；B（菊花状）型石墨；C（块片状）型石墨；D（枝晶点状）型石墨；E（枝晶片状）型石墨；F（星状）型石墨六种。

A型石墨为无向性均匀分布的石墨，是灰铸铁中最常见的一种。这种分布

的石墨片在同一共晶团内是相互联系的，由中心向外呈辐射状，组成了具有弯曲分枝的石墨片簇，主要形成在共晶或接近共晶的亚共晶铸铁中，其结晶条件是过冷度较小。因它的形成必须要求结晶时，石墨和奥氏体在铁水中能较“自由”的生长，过冷度较小则为每一个共晶石墨簇均匀“自由”的长大创造了条件，因而形成了这种无向性均匀分布的石墨。A型石墨在基体相同下，铸铁的强度较好。

D型石墨按国家标准图谱排序为第四种状态石墨，也称枝晶点状石墨，是一种晶间石墨，无方向性。这种分布的石墨多出现在冷却速度较大的亚共晶铸铁中，结晶时首先析出初生奥氏体，共晶转变只能在树枝状结晶间隙中的那些剩余的铁液内进行，因而形成这种晶间石墨。因晶间石墨是在较大过冷度下成长的，所以石墨细小而分枝频繁，其石墨片之间如A型一样，仍是相互联系的。D型石墨虽细小，但分布不均，石墨四周又易出现铁素体，因而对铸铁强度一般是不利的。

相关资料介绍灰铸铁石墨由A型至F型形态，对材质的不利影响是渐次递增的，结合公司现应用的覆膜砂型又属于干型，再则公司生产的灰铸铁中间壳产品从结构上分析它属于铁疙瘩类铸件，因此此类型铸件同条件下可使铸铁冷却速度较慢，有利于石墨向A型形态下转变，所以“虽然有的单位灰铸铁金相组织，控制允许有少量D型形态石墨存在，但根据我们实际生产条件同牌号灰铸铁若注意过程控制是完全能生产出石墨形态更高的灰铸铁”。因而我公司HT250灰铸铁件验收标准也是在此基础上略提高了一级制定出台的，前段实践也证明是可行的，并能指导生产。

综上所述，再由灰铸铁“碳全部或大部分以片状石墨的形式存在，其断口

呈黑灰色的铸铁”的定义，不难看出为得到机械强度较高的铸铁，就必须深刻地了解铸铁的组织是怎样形成的：认真研究铸铁的结晶过程；应要求铸铁中片状石墨数量少，形状细小和分布均匀的A形石墨。

2006年2月13日