基本概述

• 定义与成分：灰铁铸件的材料灰铸铁是一种常见的铸铁材料，因其断口呈灰色而得名。它主要由铁、碳（含量一般在 2.5%-4.0%）和硅（含量通常为 1.0%-3.0%）组成，碳主要以片状石墨形式存在。
• 发展历程：灰铁铸造工艺已有数百年历史，随着现代冶金技术的进步，其生产工艺不断优化，性能得到显著提升。

性能特点

• 优点
  • 铸造性能优异：灰铸铁的碳当量较高，熔点约为 1200°C，具有良好的流动性和填充性，能完美复制复杂模具的细节，可生产形状复杂、壁厚差异大的铸件，最小壁厚可达 3mm。
  • 减震性能出色：片状石墨结构能够有效吸收和分散机械振动能量，其减震能力是钢的 6-10 倍，是机床床身、发动机缸体等需要高稳定性和低振动部件的理想材料。
  • 耐磨性能良好：石墨具有润滑作用，形成的石墨片可储存润滑油，减少摩擦表面的直接接触，且石墨脱落后形成的微小孔隙有助于保持润滑膜，使其适用于制造活塞环、气缸套等摩擦部件。
  • 制造成本较低：原材料主要为生铁和废钢，成本较低。其熔化温度相对不高，能耗小，且切削性能优良，刀具磨损小，加工效率高，一般不需要复杂的热处理，进一步降低了成本。
  • 收缩率较小：凝固时的线收缩率约为 0.9%-1.3%，远低于铸钢的 2% 左右，铸件尺寸稳定性更好，减少了缩孔、缩松缺陷，适合生产大型复杂铸件。
• 缺点
  • 强度和韧性较低：抗拉强度一般在 100-400MPa 之间，远低于铸钢和球墨铸铁，延伸率几乎为零，抗冲击性能差，片状石墨易形成应力集中，限制了其在高应力、动载荷条件下的应用。
  • 焊接性能差：焊接时极易产生白口组织和焊接裂纹，焊接难度大，焊后加工困难，修复大型或复杂灰铁铸件具有挑战性，增加了维修成本。
  • 重量较大：密度约为 7.1-7.3g/cm³，与钢相近，高于铝合金等轻金属材料，在汽车轻量化等对重量有要求的场合，应用受到限制。
  • 耐腐蚀性有限：在潮湿环境或腐蚀性介质中容易发生电化学腐蚀，虽然可通过合金化或表面处理提高耐蚀性，但相比不锈钢或有色金属合金，仍显不足。
  • 性能波动较大：性能对化学成分、冷却速度等工艺参数十分敏感，同一牌号的灰铸铁，因生产批次不同，性能可能有较大差异。

生产工艺

• 熔炼：原材料主要包括废钢、生铁、废铸铁件等，常用的熔炼炉有冲天炉、感应炉等，通过控制熔炼温度、成分和时间，确保灰铸铁的质量。
• 浇注：砂型铸造是最常用的方法，也可采用离心铸造制造长轴类零件，或用消失模铸造制造形状复杂的零件。
• 热处理：可通过退火消除铸件内应力，提高塑性和韧性；也可通过正火细化晶粒，提高强度和韧性。

应用领域

• 机械制造：用于制造机床床身、齿轮箱、泵体等。
• 汽车制造：可制作发动机缸体、变速箱壳体、制动盘等零件。
• 建筑行业：常用于制造管道、阀门、井盖等。
• 其他领域：在农业机械、船舶制造、电气设备等领域也有广泛应用，如拖拉机零件、船用泵、电机壳体等。
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