基本概述

• 定義與成分：灰鐵鑄件的材料灰鑄鐵是一種常見(jiàn)的鑄鐵材料，因其斷口呈灰色而得名。它主要由鐵、碳（含量一般在 2.5%-4.0%）和硅（含量通常為 1.0%-3.0%）組成，碳主要以片狀石墨形式存在。
• 發(fā)展歷程：灰鐵鑄造工藝已有數(shù)百年歷史，隨著現(xiàn)代冶金技術(shù)的進(jìn)步，其生產(chǎn)工藝不斷優(yōu)化，性能得到顯著提升。

性能特點(diǎn)

• 優(yōu)點(diǎn)
  • 鑄造性能優(yōu)異：灰鑄鐵的碳當(dāng)量較高，熔點(diǎn)約為 1200°C，具有良好的流動(dòng)性和填充性，能完美復(fù)制復(fù)雜模具的細(xì)節(jié)，可生產(chǎn)形狀復(fù)雜、壁厚差異大的鑄件，最小壁厚可達(dá) 3mm。
  • 減震性能出色：片狀石墨結(jié)構(gòu)能夠有效吸收和分散機(jī)械振動(dòng)能量，其減震能力是鋼的 6-10 倍，是機(jī)床床身、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等需要高穩(wěn)定性和低振動(dòng)部件的理想材料。
  • 耐磨性能良好：石墨具有潤(rùn)滑作用，形成的石墨片可儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，減少摩擦表面的直接接觸，且石墨脫落后形成的微小孔隙有助于保持潤(rùn)滑膜，使其適用于制造活塞環(huán)、氣缸套等摩擦部件。
  • 制造成本較低：原材料主要為生鐵和廢鋼，成本較低。其熔化溫度相對(duì)不高，能耗小，且切削性能優(yōu)良，刀具磨損小，加工效率高，一般不需要復(fù)雜的熱處理，進(jìn)一步降低了成本。
  • 收縮率較小：凝固時(shí)的線收縮率約為 0.9%-1.3%，遠(yuǎn)低于鑄鋼的 2% 左右，鑄件尺寸穩(wěn)定性更好，減少了縮孔、縮松缺陷，適合生產(chǎn)大型復(fù)雜鑄件。
• 缺點(diǎn)
  • 強(qiáng)度和韌性較低：抗拉強(qiáng)度一般在 100-400MPa 之間，遠(yuǎn)低于鑄鋼和球墨鑄鐵，延伸率幾乎為零，抗沖擊性能差，片狀石墨易形成應(yīng)力集中，限制了其在高應(yīng)力、動(dòng)載荷條件下的應(yīng)用。
  • 焊接性能差：焊接時(shí)極易產(chǎn)生白口組織和焊接裂紋，焊接難度大，焊后加工困難，修復(fù)大型或復(fù)雜灰鐵鑄件具有挑戰(zhàn)性，增加了維修成本。
  • 重量較大：密度約為 7.1-7.3g/cm³，與鋼相近，高于鋁合金等輕金屬材料，在汽車輕量化等對(duì)重量有要求的場(chǎng)合，應(yīng)用受到限制。
  • 耐腐蝕性有限：在潮濕環(huán)境或腐蝕性介質(zhì)中容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，雖然可通過(guò)合金化或表面處理提高耐蝕性，但相比不銹鋼或有色金屬合金，仍顯不足。
  • 性能波動(dòng)較大：性能對(duì)化學(xué)成分、冷卻速度等工藝參數(shù)十分敏感，同一牌號(hào)的灰鑄鐵，因生產(chǎn)批次不同，性能可能有較大差異。

生產(chǎn)工藝

• 熔煉：原材料主要包括廢鋼、生鐵、廢鑄鐵件等，常用的熔煉爐有沖天爐、感應(yīng)爐等，通過(guò)控制熔煉溫度、成分和時(shí)間，確?；诣T鐵的質(zhì)量。
• 澆注：砂型鑄造是最常用的方法，也可采用離心鑄造制造長(zhǎng)軸類零件，或用消失模鑄造制造形狀復(fù)雜的零件。
• 熱處理：可通過(guò)退火消除鑄件內(nèi)應(yīng)力，提高塑性和韌性；也可通過(guò)正火細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。

應(yīng)用領(lǐng)域

• 機(jī)械制造：用于制造機(jī)床床身、齒輪箱、泵體等。
• 汽車制造：可制作發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱殼體、制動(dòng)盤等零件。
• 建筑行業(yè)：常用于制造管道、閥門、井蓋等。
• 其他領(lǐng)域：在農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶制造、電氣設(shè)備等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，如拖拉機(jī)零件、船用泵、電機(jī)殼體等。
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