灰铸铁碳量较高（为2.7%~4.0%），可看成是碳钢的基体加片状石墨。


按基体组织的不同灰铸铁分为三类：铁素体基体灰铸铁；珠光体一铁素体基体灰铸铁；珠光体基体灰铸铁。


铁素体灰铸铁是在铁素体的基体上分布着多而粗大的石墨片，其强度、硬度差，很少应用；


珠光体灰铸铁是在珠光体的基体上分布着均匀、细小的石墨片，其强度、硬度相对较高，常用于制造床身、机体等重要件；




珠光体—铁素体灰铸铁是在珠光体和铁素体混合的基体上，分布着较为粗大的石墨片，此种铸铁的强度、硬度尽管比前者低，但仍可满足一般机体要求，其铸造性、减震性均佳，且便于熔炼，是应用最广的灰铸铁。


灰铸铁显微组织的不同，实质上是碳在铸铁中存在形式的不同。灰铸铁中的碳有化合碳（Fe3C)和石墨碳所组成。


化合碳为0.8%时，属珠光体灰铸铁；化合碳小于0.8%时，属珠光体—铁素体灰铸铁；全部碳都以石墨状态存在时，则为铁素体灰铸铁。


力学


灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。


灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。


同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。

[铁碳相图：铁水当温度冷却到液相时，开始从液相析出(γ)。1147共析温度。L→γ+Fe3C(共晶渗碳体) 温度下降，A的饱和固溶碳量随温度下降而降低，因而析出二次渗碳体，此反应持续到共析温度。在共析反应中，A转变为珠光体。冷却到室温后，组织由共晶渗碳体+二次渗碳体+珠光体组成]。

铁水以很慢的速度冷却时由于渗C体是不稳定相，而石墨是稳定相。第一阶段和第二阶段石墨化过程都进行得很充分，最后得纯铁素体的灰铸铁组织。




若石墨化的第一阶段进行很完全，第二阶段石墨化过程进行得不完全，则得珠光体+铁素体、灰铸铁。




　　不同元素对铸铁石墨化及白口化的影响。

球墨铸铁、铸铁、铸钢的区别

与铸铁相比，球墨铸铁在强度方面具有绝对的优势。球墨铸铁的抗拉强度是60k，而铸铁的抗拉强度只有31k。球墨铸铁的屈服强度是40k，而铸铁并没有显示出屈服强度，并且最终出现断裂。球墨铸铁的强度-成本比远远优于铸铁。




球墨铸铁的强度和铸钢的强度是可比的。球墨铸铁具有更高的屈服强度，其屈服强度最低为40k，而铸钢的屈服强度只有36k。在大部分市政应用领域，如：水、盐水、蒸汽等，球墨铸铁的耐腐蚀性和抗氧化性都超过铸钢。由于球墨铸铁的球状石墨微观结构，在减弱振动能力方面，球墨铸铁优于铸钢，因此更加有利于降低应力。选择球墨铸铁的一个重要的原因在于球墨铸铁比铸钢成本低。球墨铸铁的低成本使得这种材料更加受欢迎，铸造效率更高，也较少了球墨铸铁的机加工成本。




作为钢的替代品，1949年人类开发了球墨铸铁。铸钢含碳量少于0.3%，而铸铁和球墨铸铁含炭量量则至少为3%。铸钢中的低含碳量使得作为游离石墨存在的碳不会形成结构薄片。铸铁内的碳天然形式是游离石墨薄片形式。北鼎金属 在球墨铸铁内，这种石墨薄片通过特殊的处理方法变化成微小的球体。。

因此，球墨铸铁的压力负载部件都经过铁素体化退火周期的工艺处理后，球墨铸铁内部的球状结构也能够消除铸铁内部的薄片石墨容易产生的裂缝现象。在球墨铸铁的微观照片中，可以看见裂缝游行到石墨球后终止。在球墨铸铁行业内，这些石墨球称为“裂缝终结者”，因为它们具有阻止断裂的能力

球墨铸铁的热处理?


目前球墨铸铁所采用的热出库工艺有：消除内应力的低温退火；高温石墨化退火；低温石墨化退火；正火与回火；淬火与回火；等温淬火等。球墨铸铁的表面淬火正在扩大应用。对球墨铸铁的化学热处理也在研究应用。


1球墨铸铁消除内应力的低温退火球墨铸铁与灰口铸铁比较，容易产生较高的内应力，一般高1-2倍，与白口铸铁的内应力差不多。




消除内应力低温退火的工艺过程是：将铸铁加热到Ac1以下某一温度，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却使铸铁完全过渡到稳性温度范围，至200-250℃即出炉空冷 球墨铸铁消除内应力的倾向性与金属基体有关，珠光体球墨铸铁比铁素体基体为小。例如当退火温度为600℃时，对于珠光体+铁素体和铁素体基体的球墨铸铁保温15小时后可完全消除内应力。

北鼎 而对于珠光体基体的球墨铸铁，要完全消除内应力保温时间长达63小时。但都比钢的消除倾向大。在保温的前2-3小时内消除内应力的效果最为显著。退火温度愈高，则内应力消除的愈快，愈安全。目前工厂一般按下述工艺进行：加热速度控制在60-120℃/小时的范围内。避免产生新的内应力。加热温度一般控制在550-650℃之间。对于珠光体基体的球墨铸铁，考虑到当加热温度超过600℃后，可能发生共析渗碳体的石墨化和粒化所以加热温度适当降低为550-620℃为宜。保温时间为2-8小时。然后随炉缓冷（冷却速度为30-60℃/小时）至200-250℃出炉空冷。采用该工艺退火，可消除铸件中残余应力之90-95%。