灰口鑄鐵是鑄鐵中使用得最多的一種。灰口鑄鐵是在珠光體(或鐵素體)基體中分散有大量片狀石墨的鑄鐵。澆注時緩慢冷卻即可促使石墨化，便可得到灰口鑄鐵。因斷口常呈灰黑色而區別於白口鑄鐵。灰口鑄鐵一般劃為脆性材料，但仍有一.定的吸收外力變形功並表現有一定韌性的材料。其含碳量一般為2.8%~4.0%，因其澆注性能良好，被廣泛套用於結構較為複雜的鑄件，甚至用於澆注受壓力的容器(如造紙烘缸）。
基本介紹
- 中文名：灰口鑄鐵
- 外文名：gray iron
- 化學成分：C、Si、Mn等
- 特點：力學性能低、工藝性能好等
- 套用：各種外形複雜的鑄件
- 學科：冶金學
簡述,孕育處理,熱處理,特點,牌號,
簡述
普通灰口鑄鐵主要是碳以片狀石墨形式析出的鑄鐵。灰口鑄鐵套用很廣，在各類鑄鐵的總產量中，灰口鑄鐵約占80%以上。
灰口鑄鐵的成分大致範圍為：2.5%～4.0%C，1.0%～3.0%Si，0.25%～1.0%Mn，0.05%～0.50%P，0.02%～0.20%S。具有上述成分範圍的液體鐵水，在進行緩慢冷卻凝固時，將發生石墨化，析出片狀石墨。其斷口的外貌呈暗灰色，故稱為灰口鑄鐵。
普通灰口鑄鐵的組織是由片狀石墨和鋼的基體兩部分組成的。在光學顯微鏡下觀察，石墨呈不連續的片狀，或直或彎。其基體則可分為鐵素體、鐵素體+珠光體、珠光體三種。經孕育處理的灰口鑄鐵（HT250、HT300、HT350），由於在結晶時，石墨晶核數目增多，石墨片變細，故其顯微組織是在細珠光體基體上分布著細小片狀石墨。
灰口鑄鐵的套用主要根據抗拉強度來決定，用於各種外形複雜的鑄件。選擇鑄鐵牌號時必須考慮鑄件的壁厚和相應的強度值。例如，某鑄件的壁厚40mm，要求抗拉強度值為200MPa，此時，應選HT250，而不是HT200。
孕育處理
改善灰口鑄鐵機械性能的關鍵，是改善鑄鐵中石墨片的形狀、數量、大小和分布。石墨片越少、越細、越均勻，則鑄鐵的機械性能越高。生產中採用孕育處理來改善鑄鐵的性能。孕育處理就是在澆注前向鐵水中加入少量的孕育劑（如矽鐵）進行孕育處理，使鐵水在凝固過程中產生大量的人工晶核，以促進石墨的形核和結晶，從而獲得細珠光體基體上分布著少量細小、均勻的石墨片組織。經孕育處理後的鑄鐵稱為孕育鑄鐵或變質鑄鐵，其強度、塑性和韌性較普通灰口鑄鐵高，因此常用作氣缸、曲軸、凸輪軸等較重要的零件。
熱處理
鑄鐵中的基體組織是決定其力學性能的重要因素。鑄鐵可通過合金化和熱處理的辦法強化基體，進一步提高鑄鐵的力學性能，這一點在球墨鑄鐵中尤為重要。但熱處理並不能改變灰口鑄鐵中石墨的形態及分布狀態，所以利用熱處理來提高灰口鑄鐵性能的效果並不大，通常只進行退火或表面淬火處理。
(1)去應力退火。鑄件在冷卻過程中由於各部分的收縮和組織轉變速度的不同，使鑄件內部產生不同程度的內應力，可能導致鑄件翹曲和裂紋。為保證尺寸穩定性，防止變形開裂，對一些形狀複雜的鑄件，如工具機床身、氣缸等，往往進行去應力退火。其規範一般為：加熱溫度500～550℃，保溫一定時間後，爐冷到150～220℃出爐空冷。
(2)高溫退火。鑄件冷卻時，由於表層及截面較薄處因冷卻速度快而易形成白口組織，硬度高難以切削加工。為使自由滲碳體分解，降低硬度，改善切削加工性，需將鑄件加熱至850～950℃，保溫2～5h後，隨爐冷至600℃，出爐空冷，最終組織為鐵素體或鐵素體+珠光體基灰鑄鐵。
(3)表面淬火。某些大型鑄件的工作表面需要有較高的硬度和耐磨性，如工具機導軌的表面及內燃機汽缸套的內壁等，在機加工後可用快速加熱的方法對鑄鐵表面進行淬火處理。
特點
灰口鑄鐵的性能與普通碳鋼相比，具有如下特點。
(1)力學性能低。灰口鑄鐵的抗拉強度比較低，這種現象同灰口鑄鐵的組織特徵分不開的，由於石墨的力學性能很低，因此，灰口鑄鐵的顯微組織實際上相當於布滿孔洞或裂紋的鋼。在拉伸時，由於片狀石墨對鋼基體的分割作用和所引起的應力集中效應，故其抗拉強度值遠低於鋼。
(2)耐磨性與消震性優。由於鑄鐵中的石墨有利於潤滑及儲油，故耐磨性好。同樣，由於石墨的存在，灰口鑄鐵的消震性優於鋼。
(3)工藝性能好。由於灰口鑄鐵含碳量高，接近於共晶成分，故熔點比鋼低，因而鑄造流動性好。另外，由於石墨使切削加工時易於形成斷屑，故灰口鑄鐵的可切削加工性優於鋼。
牌號
灰口鑄鐵以其力學性能來表示的牌號以“HT”起首，其後以三位數字來表示，其中“HT”表示灰口鑄鐵，數字為其最低抗拉強度值，例如HT200，表示以φ30mm單個鑄出的試棒測出的抗拉強度值大於200MPa（但小於300MPa）。
依照GB 5675-85，灰口鑄鐵共分為HTl00、HTl50、HT200、HT250、HT300、HT350六個牌號。其中，HTl00為鐵素體灰口鑄鐵，HTl50為珠光體-鐵素體灰口鑄鐵，HT200和HT250為珠光體灰口鑄鐵，HT300和HT350為孕育鑄鐵。
