(1)力學(xué)性能
灰鑄鐵的組織相當(dāng)于以鋼為基體再加片狀石墨?;w中含有比鋼更多的硅、錳等元素,這些元素可溶入鐵素體而使基體強(qiáng)化,因此其基體的強(qiáng)度與硬度不低于相應(yīng)的鋼。片狀石墨的強(qiáng)度、塑性、韌性幾乎為零,可近似地把它看成是一些微裂紋,它不僅割裂了基體組織的連續(xù)性,縮小了基體承受載荷的有效截面,而且在石墨的尖端容易產(chǎn)生應(yīng)力集中,當(dāng)鑄鐵件受拉力或沖擊力作用時(shí)容易產(chǎn)生脆斷。因此,灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、塑性、韌性遠(yuǎn)比相同基體的鋼低很多。鑄鐵中石墨片的數(shù)量越多、石墨片越粗大、分布越不均勻,對(duì)基體的割裂作用和應(yīng)力集中現(xiàn)象越嚴(yán)重,則其抗拉強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、塑性、韌性越低。
灰鑄鐵的性能主要取決于基體的組織和石墨的數(shù)量、形狀、大小及分布狀況。由于灰鑄鐵的抗壓強(qiáng)度、硬度與耐磨性主要取決于基體,石墨的存在對(duì)其影響不大,因此,灰鑄鐵的抗壓強(qiáng)度、硬度與相同基體的鋼相似?;诣T鐵的抗壓強(qiáng)度一般是其抗拉強(qiáng)度的3~4倍。
(2)其他性能
石墨雖然降低了灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性,但也正是由于石墨的存在,使鑄鐵具有一系列其他優(yōu)良性能。
1)優(yōu)良的鑄造性能?;诣T鐵的熔點(diǎn)低,鑄造時(shí)流動(dòng)性好,收縮率小,鑄造過程中不易出現(xiàn)縮孔、縮松現(xiàn)象,因此灰鑄鐵可以澆注出形狀復(fù)雜的薄壁零件。
2)良好的減振性能?;诣T鐵中的石墨對(duì)振動(dòng)可起緩沖作用,可阻止振動(dòng)傳播,并將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能,故鑄鐵具有良好的減振性(鑄鐵的減振能力比鋼大10倍左右),常用于承受壓力和振動(dòng)的機(jī)床底座、機(jī)架、機(jī)身和箱體等零件。
3)良好的減摩性能。石墨本身是一種良好的潤滑劑,在使用過程中石墨剝落后留下的孔隙具有吸附、儲(chǔ)存部分潤滑油的作用,使摩擦面上的油膜易于保持而具有良好的減摩性。所以承受摩擦的機(jī)床導(dǎo)軌、氣缸體等零件可用灰鑄鐵制造。
4)良好的可加工性。由于石墨割裂了基體組織的連續(xù)性,因此在切削過程中容易斷屑和排屑,且石墨對(duì)刀具具有一定的潤滑作用,使刀具磨損減少。
5)較低的缺口敏感性。鑄鐵中的石墨就相當(dāng)于其本身存在了許多微小的裂紋,從而減弱了外加缺口對(duì)鑄鐵的作用。