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一、灰鑄鐵砝碼的成分、組織與性能特點 1．灰鑄鐵的化學(xué)成分 鑄鐵中碳、硅、錳是調(diào)節(jié)組織的元素，磷是控制使用的元素，硫是應(yīng)限制的元素目前生產(chǎn)中，灰鑄鐵的化學(xué)成分范圍一般為：wC=2.7%~3.6%，wSi=1.0%~2.5%，wMn=0.5%~1.3%，wP≤0.3%，wS≤0.15% 2．灰鑄鐵的組織 灰鑄鐵是第一階段和第二階段石墨化過程都能充分進(jìn)行時形成的鑄鐵。 它的顯微組織特征是片狀石墨分布在各種基體組織上。由于第三階段石墨化程度的不同，可以獲得三種不同基體組織的灰鑄鐵： a）鐵索體灰鑄鐵； b）珠光體灰鑄鐵 ；c）鐵索體珠光體灰鑄鐵 3．灰鑄鐵的性能特點 （1）力學(xué)性能 灰鑄鐵的抗拉強度、塑性、韌性和彈性模量遠(yuǎn)比相應(yīng)基體的鋼低石墨片的數(shù)量愈多，尺寸愈粗大，分布愈不均勻，對基體的割裂作用和應(yīng)力集中現(xiàn)象愈嚴(yán)重，則鑄鐵的強度、塑性與韌性就愈低。由于灰鑄鐵的抗壓強度σbc、硬度與耐磨性主要取決于基體，石墨的存在對其影響不大，故灰鑄鐵的抗壓強度一般是其抗拉強度的3~4倍同時，珠光體基體比其它兩種基體的灰鑄鐵具有較高的強度、硬度與耐磨性。 （2）其它性能 石墨雖然會降低鑄鐵的抗拉強度、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它優(yōu)良性能 ①鑄造性能良好 由于灰鑄鐵的碳當(dāng)量接近共晶成分，故與鋼相比，不僅熔點低，流動性好，而且鑄鐵在凝固過程中要析出比容較大的石墨，部分地補償了基體的收縮，從而減小了灰鑄鐵的收縮率，所以灰鑄鐵能澆鑄形狀復(fù)雜與壁薄的鑄件 ②減摩性好 減摩性是指減少對偶件被磨損的性能灰鑄鐵中石墨本身具有潤滑作用，而且當(dāng)它從鑄鐵表面掉落后，所遺留下的孔隙具有吸附和儲存潤滑油的能力，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床導(dǎo)軌、汽缸體等零件可用灰鑄鐵制造 ③減振性強 鑄鐵在受震動時，石墨能阻止震動的傳播，起緩沖作用，并把震動能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，灰鑄鐵減振能力約比鋼大10倍，故常用作承受壓力和震動的機床底座、機架、機床床身和箱體等零件， ④切削加工性良好 由于石墨割裂了基體的連續(xù)性，使鑄鐵切削時容易斷屑和排屑，且石墨對刀具具有一定潤滑作用，故可使刀具磨損減少 ⑤缺口敏感性小 鋼常因表面有缺口（如油孔、鍵槽、刀痕等）造成應(yīng)力集中，使力學(xué)性能顯著降低，故鋼的缺口敏感性大灰鑄鐵中石墨本身已使金屬基體形成了大量缺口，致使外加缺口的作用相對減弱，所以灰鑄鐵具有小的缺口敏感性。 由于灰鑄鐵具有以上一系列的優(yōu)良性能，而且價廉，易于獲得，故在目前工業(yè)生產(chǎn)中，它仍然是應(yīng)用泛的金屬材料之一。
二、灰鑄鐵砝碼的孕育處理 灰鑄鐵組織中石墨片比較粗大，因而它的力學(xué)性能較低為了提高灰鑄鐵的力學(xué)性能。 生產(chǎn)上常進(jìn)行孕育處理孕育處理(inoculation)就是在澆注前往鐵液中加入少量孕育劑。改變鐵液的結(jié)晶條件，從而獲得細(xì)珠光體基體加上細(xì)小均勻分布的片狀石墨組織的工藝過程經(jīng)孕育處理后的鑄鐵稱為孕育鑄鐵。 生產(chǎn)中常先熔煉出含碳（2.7%~3.3%）、硅（1%~2%）均較低的鐵水，然后向出爐的鐵水中加入孕育劑，經(jīng)過孕育處理后再澆注常用的孕育劑為含硅75%的硅鐵。加入量為鐵水重量的0.25%~0.6%。因孕育劑增加了石墨結(jié)晶的核心，故經(jīng)過孕育處理的鑄鐵石墨細(xì)小、均勻，并獲得珠光體基體孕育鑄鐵的強度、硬度較普通灰鑄鐵均高。如σb=250~400Pa，硬度達(dá)170~270HBS孕育鑄鐵的石墨仍為片狀，塑性和韌性仍然很低，其本質(zhì)仍屬灰鑄鐵。
三、灰鑄鐵砝碼的牌號和應(yīng)用 1．灰鑄鐵的牌號 灰鑄鐵的牌號以其力學(xué)性能來表示灰鑄鐵的牌號以"HT"起首 其后以三位數(shù)字來表示，其中"HT"表示灰鑄鐵 數(shù)字為其抗拉強度值例如，HT200。表示以ф30mm單個鑄出的試棒測出的抗拉強度值大于200 MPa（但小于300 MPa）依照GB 5675-85，灰鑄鐵共分為HT100、HT150、HT200、HT250、 HT300、HT350六個牌號其中，HT100為鐵素體灰鑄鐵，HT150為珠光體-鐵素體灰鑄鐵，HT200和HT250為珠光體灰鑄鐵，HT300和HT350為孕育鑄鐵。 2．灰鑄鐵的應(yīng)用 選擇鑄鐵牌號時必須考慮鑄件的壁厚和相應(yīng)的強度值，如表7.2所列例如，某鑄件的壁厚40mm，要求抗拉強度值為200 MPa，此時，應(yīng)選HT250，而不是HT200 。
四、灰鑄鐵砝碼的熱處理 1．消除內(nèi)應(yīng)力退火 鑄件在鑄造冷卻過程中容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，可能導(dǎo)致鑄件變形和裂紋，為保證尺寸的穩(wěn)定，防止變形開裂。對一些大型復(fù)雜的鑄件，如機床床身、柴油機汽缸體等，往往需要進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力的退火處理（又稱人工時效）工藝規(guī)范一般為：加熱溫度500~550℃，加熱速度一般在60~120℃/h，經(jīng)一定時間保溫后，爐冷到150~220℃出爐空冷。 2．改善切削加工性退火 灰口鑄鐵的表層及一些薄截面處，由于冷速較快，可能產(chǎn)生白口，硬度增加，切削加工困難。 故需要進(jìn)行退火降低硬度，其工藝規(guī)程依鑄件壁厚而定冷卻方法根據(jù)性能要求而定，如果主要是為了改善切削加工性，可采用爐冷或以30~50℃/h速度緩慢冷卻若需要提高鑄件的耐磨性，采用空冷，可得到珠光體為主要基體的灰鑄鐵。 3．表面淬火 表面淬火的目的是提高灰鑄鐵件的表面硬度和耐磨性其方法除感應(yīng)加熱表面淬火外鑄鐵還可以采用接觸電阻加熱表面淬火。
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