铸铁：石墨铸铁和球墨铸铁的性能比较

铸铁即为生铁，是极其重要的铸造合金，它是含碳量超过2.11%的铁碳合金。依照室温组织的不同可将铸铁件分为共晶铸铁（含碳量=4.3%）、亚共晶铸铁（含碳量＜4.3%）、过共晶铸铁（含碳量＞4.3%）。铸铁件大量用于制造机器设备，其产量占全部铸件总产量的80%左右。

机械制造中广泛应用的铸铁中的碳主要是以石墨状态存在的。铸铁中的石墨一般呈片状，经过不同的处理，石墨还可以呈团絮状、球状、蠕虫状等，使铸铁获得不同的性能。因此，常用的铸铁为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等。

（1）灰铸铁

灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，它是应用最广的铸铁，其产量占铸铁总产量的80%以上。灰铸铁的纤维组织为基体（铁素体和珠光体）加片状石墨所组成，相当于纯铁或钢的基体上嵌入了大量的石墨片，其强度、硬度、塑性极低，但其抗压性能较强，因此灰铸铁属于脆性材料，不能锻造和冲压。灰铸铁的焊接性能很差，如焊接区容易出现白口组织，裂纹的倾向较大。由于石墨的存在还赋予灰铸铁如下优越性能：

①优良的减震性。由于石墨对机械振动起缓冲作用，从而阻止振动能量的传播。灰铸铁减振能力为钢的5～10倍，是制造机床床身、机器底座的好材料。

②耐磨性。石墨本身是一种良好的润滑剂，而石墨剥落后又可使金属基体形成储存润滑油的凹坑，故灰铸铁的耐磨性优于钢，适于制造机器导轨、衬套、活塞环等。

③缺口敏感性。由于石墨的存在已使金属基体形成了大量的缺口，因此，外来缺口对灰铸铁的疲劳强度影响甚微，从而增加了零件工作的可靠性。

④铸造性能良好，切削性能好。灰铸铁的含碳量近于共晶铸铁，流动性好。由于灰铸铁在结晶过程伴有石墨析出，石墨的析出所产生的体积膨胀抵消了部分铁的收缩，故收缩率极小，在常用铸造合金中，其铸造性能最好。同时，切削灰铸铁时呈脆断切削，不需要使用切削液，刀具磨损小。

（2）可锻铸铁(www.xing528.com)

可锻铸铁又称玛铁或玛钢。它是白口铸铁坯件经石墨化退火而成的一种铸铁。由于石墨呈团絮状，大大减轻了金属基体的割裂作用，故抗拉强度得到显著提高，如σb一般达300～400 MPa，最高可达700 MPa。尤为可贵的是这种铸铁有着相当高的塑性与韧性（δ≤12%，ak≤30 J/cm2），可断铸铁因此得名，其实它并不能真的用于锻造。可锻铸铁已有200多年的生产历史，在球墨铸铁问世之前，曾是力学性能最高的铸铁。

（3）球墨铸铁

球墨铸铁是20世纪40年代末发展起来的一种铸造合金，它是向出炉的铁液中加入球化剂和孕育剂而得到的球状石墨铸铁。

石墨铸铁由于石墨呈球状，使石墨对金属基体的割裂作用进一步减轻，其基体强度利用率可达70%～90%，而灰铸铁仅30%～50%，故球墨铸铁强度和韧性远远超过灰铸铁，可与钢相媲美。如抗拉强度一般为400～600 MPa，最高可达900 MPa；伸长率一般为2%～10%，最高可达18%。球墨铸铁可通过退火、正火、调质、高频淬火、等温淬火等热处理方式形成不同组织，如铁素体、珠光体及其他淬火、回火组织，从而进一步改善其性能。此外球墨铸铁还有接近灰铸铁的优良铸造性能。

球墨铸铁目前已经成功取代了部分可锻铸铁件、铸钢件，也取代了部分负荷较重但冲击不大的铸钢件。由于使用的扩大，球墨铸铁的产量也在迅速增长，因此是发展前途广阔的铸造合金。

（4）蠕墨铸铁

蠕墨铸铁是近20年发展起来的一种新型铸铁。由于其石墨呈短片状，片端钝而圆，类似蠕虫，由此得名。

蠕墨铸铁的石墨形状是介于片状和球状之间的过渡组织，所以其力学性能也介于基体相同的灰铸铁和球墨铸铁之间。由于石墨仍然是相连接的，故强度和韧性低于球磨铸铁，但抗拉强度优于灰铸铁，并且具有一定的塑性和韧性，如σb为260～420 MPa，σ0.2为195～335 MPa。δ为0.75%～3.0%。