灰口鐵鑄造的組織特點是具有片狀的石墨,其基體組織分為三種類型:鐵素體、珠光體、鐵素體+珠光體。 通常,C和Si能有效地促進石墨化的元素。為了保證鑄鐵在澆鑄能夠得到灰口,且不至于得到過多和粗大的石墨片,通常將鑄鐵的成分控制在2.5~4.0%C及1~2.5%Si。 鑄鐵中Al、Cu、Ni、Co等元素也會促進石墨化。S、Mn、Cr、W、Mo、V等碳化物形成元素則阻止石墨化。S不僅強烈的阻止石墨化,還可以降低鑄鐵的機械性能和流動性。一般控制在0.1~0.15%以下。Mn雖然可以阻止石墨化,但是他可以與S生成MnS,其含量0.5~1.4%。 灰口鐵可以看作是鋼的基體與片狀石墨的夾雜。因此石墨片越少,越細,越均勻,鑄鐵的機械性能越高。鑄鐵中石墨片的含量與含C和Si量有關,尤其是C。但含C和Si量低會增加鑄鐵的白口傾向,形成白口或麻口組織。
鑄鐵是含碳大于2.1%的鐵碳合金,它是將鑄造生鐵(部分煉鋼生鐵)在爐中(沖天爐或電路)重新熔化,并加進鐵合金(硅鐵合金等孕育劑)、廢鋼、回爐鐵調整成分而得到?;诣T鐵:鑄鐵中的碳大部或全部以自由狀態(tài)片狀石墨存在。斷口呈灰色。它具有良好鑄造性能、切削加工性好,減磨性,耐磨性好、加上它熔化配料簡單,成本低、廣泛用于制造結構復雜鑄件和耐磨件。 而鑄鐵又分灰口鑄鐵、白口鑄鐵、蠕墨鑄鐵、球磨鑄鐵、可鍛鑄鐵等等多種,其中灰口鑄鐵即灰口鐵。
灰鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵,因斷裂時斷口呈暗灰色,故稱為灰鑄鐵。要成分是鐵、碳、硅、錳、硫、磷,是應用廣的鑄鐵,其產量占鑄鐵總產量80%以上,大型灰鐵鑄造也是很受歡迎的項目。根據(jù)石墨的形態(tài),灰鑄鐵可分為:普通灰鑄鐵,石墨呈片狀;球墨鑄鐵,石墨呈球狀;可鍛鑄鐵,石墨成團絮狀;蠕墨鑄鐵,石墨呈蠕蟲狀。灰鑄鐵硬度值一般采用布氏硬度表示(HB),目前加工灰鑄鐵的刀具材料有硬質合金刀具,涂層硬質合金,CBN刀具刀具和數(shù)控車床性能缺一不可,刀具的正確選擇可幫助數(shù)控車床實現(xiàn)高速切削和高質量切削,反之數(shù)控車床將發(fā)揮不出其性能。
很多中小型企業(yè),小批量生產或偶爾批量加工灰鑄鐵,適合采用硬質合金刀具,價格低廉,不要求生產效率。如中小型批量生產,要求精度高一點的企業(yè)會選擇耐磨性好一點的涂層硬質合金刀具,相較于未涂層的硬質合金刀具效率高,耐磨性好。但缺點是表面涂層太薄,不適合大批量高速生產企業(yè)。對于大型,大批量生產灰鑄鐵的企業(yè),常采用CBN刀具配合數(shù)控車床加工。部分企業(yè)采用CBN刀具精車灰鑄鐵的線速度可達到1000m/min。
灰鐵的力學性能與基體的組織和石墨的形態(tài)有關?;诣T鐵中的片狀石墨對基體的割裂嚴重,在石墨尖角處易造成應力集中,使灰鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性遠低于鋼,但抗壓強度與鋼相當,也是常用鑄鐵件中力學性能最差的鑄鐵。同時,基體組織對灰鑄鐵的力學性能也有一定的影響,鐵素體基體灰鑄鐵的石墨片粗大,強度和硬度最低,故應用較少;珠光體基體灰鑄鐵的石墨片細小,有較高的強度和硬度,主要用來制造較重要鑄件;鐵素體一珠光體基體灰鑄鐵的石墨片較珠光體灰鑄鐵稍粗大,性能不如珠光體灰鑄鐵。故工業(yè)上較多使用的是珠光體基體的灰鑄鐵。