灰口铸铁、球墨铸铁、铸钢的材料特性简析

我们介（jiè）绍几种常见的铸铁和铸钢材料，以及它们的材料特性和结构特点。

灰铸铁是（shì）含有片（piàn）状石墨的铸铁，是（shì）应用最为广泛的（de）铸（zhù）铁，产量占铸铁总产量的80%以上（shàng）。灰铸铁（tiě）材料综合力学性（xìng）能低，抗压强度大，是本身抗拉（lā）强度（dù）的3到4倍。消振能力比钢大10倍，故经常用来制（zhì）造承受振动的（de）机座。弹性模量较低，其壁厚变化对力学性能影响较大。

由于其对冷却速度有很大的敏感性，灰铸铁铸件（jiàn）在（zài）厚度较薄的截面上经常（cháng）出现白（bái）口和裂纹（wén），而在厚度较（jiào）厚的（de）截面上又经常导致琉松情（qíng）况。因此，灰铸铁件截面厚度存（cún）在（zài）一个临界值，如果超过了这个值，随着壁厚增加，其强度、消振能力、弹性模量等力学性（xìng）能（néng）不仅（jǐn）不会增强，反而显著减弱。

相比于铸钢材料，采用灰铸铁（tiě）可以得到厚度更（gèng）薄（báo），几何形状更复杂的（de）铸件，而且铸件中的残余内应力和翘曲变形都要更小一些。由于在各截面上性能比较均（jun1）匀，灰铸铁常用于制造要求比较高的铸件。

经（jīng）过球化处理以及孕育处理而获得的（de）球状石墨称为球墨铸铁（tiě），这是上世纪中叶发展（zhǎn）起来的一种高强度铸铁材料，综合性能较高，接近于钢（gāng），在工业（yè）上有十分广泛的应用。

球墨铸铁强度、塑性和弹性模量都要比灰铸铁好，抗磨性比灰铸铁高一倍，壁厚变化对（duì）力学性能影响小，但消振能力比灰铸铁低。

虽然球墨铸铁对冷却速度的敏感性较（jiào）大，但由于其具有很高的热稳定性，对高（gāo）温的耐受能力很强，因而（ér）可以用来制造（zào）在（zài）300到400摄氏度环境下工作的零（líng）件。它的力学性能受化学成分改变的影响较小，因此相对于其他铸铁材料，成品率更高。

由于体积收缩率大，而线收缩率（lǜ）小，容易形成缩孔、缩松，球墨铸铁铸件通常被设计成（chéng）厚度均匀的结构，尽量避免厚（hòu）大断面。

铸钢是含碳比例（lì）在2.11%以下的铁碳合（hé）金材料，含碳（tàn）比例低于0.2%的（de）属于低（dī）碳钢，在0.2%到0.5%之间的属于中（zhōng）碳钢，高于0.5%的属于高碳钢。

另外，还有低合金（jīn）钢和高锰钢等类（lèi）型。铸钢材料（liào）综合力学性能（néng）高，抗压强度与抗拉强度基（jī）本相当，壁厚变化对（duì）力学（xué）性能影响很小，消振能力较低。

因其壁厚变化对力学性能影（yǐng）响（xiǎng）小，故（gù）适用于制造大（dà）厚度零件，但由于具有（yǒu）内应力和翘曲较（jiào）大（dà）的特点，不适用于制造几何结构复杂的零件。

气体饱和倾（qīng）向较大，材料表面易产生气泡，所（suǒ）以（yǐ）加工余量比铸铁材料（liào）多。虽然铸钢材（cái）料有很高的热稳定性，但由于（yú）热收缩率大，温（wēn）度变化时很容易发生（shēng）开裂（liè）现象，所以设计时要强调壁厚均（jun1）匀，转角圆滑。