影响铸铁性能的主要因素

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第566页（1258字）

铸铁的性能主要取决于铸铁的组织。化学成分和冷却速度，对铸铁组织的影响最为显着。

1．化学成分的影响

合金元素会影响铸铁结晶时的石墨化程度、石墨的形态及基体的组织。根据化学元素对铸铁结晶时石墨化程度的影响，把合金元素分为促进石墨化元素，如C、Si、Al、Ni、Cu等；另一类是阻止石墨化(促进白口化)的元素，如S、V、Cr、Mo、Mn等。合金元素对铸铁性能的影响结果如表2－5－7。

表2－5－7 合金元素对铸铁性能的影响

2．冷却速度的影响

冷却速度的变化既影响铸铁的石墨化程度，又影响了铸铁基体组织。铸铁的金属基体有三类：铁素体、珠光体、珠光体+铁素体。在(C+Si)量一定时，不同的冷却速度可产生不同的铸铁组织。当液态铸铁冷却速度很快时，形成由珠光体和渗碳体构成的白口铸铁；冷却速度足够慢时，形成由铁素体和石墨构成的灰口铸铁；当冷却速度介于上述两者之间时，形成珠光体灰口铸铁或珠光体+铁素体灰口铸铁。

3．基体组织对铸铁性能的影响

铸铁基体中铁素体相越多，铸铁塑性越好，基体中珠光体数量越多，则铸铁的抗拉强度和硬度越高。但普通灰铸铁由于粗片状石墨对基体的强烈割裂作用，即使得到全部铁素体基体组织，塑性和韧性仍然很低，因此，只有当石墨为团絮状，蠕虫状和球状时，改变金属组织才能显示出对性能的影响。

4．石墨对铸铁性能的影响

石墨抗拉强度小于20MPa，伸长率趋近于零。石墨的数量、大小和分布对铸铁的性能有显着影响。片状石墨数量越多，对基体的消弱作用和应力集中程度越大，灰口铸铁的抗拉强度和塑性越低。石墨数量一定时，石墨片越粗，虽然应力集中程度减弱，但在局部区域使承载面积急剧减少，性能也显着下降；石墨片增多，应力集中程度增大。当石墨片相互连接时，承载面积也显着下降。当石墨的数量和尺寸一定时，石墨分布不均匀，产生方向性排列，则灰口铸铁的强度和塑性也显着下降。当石墨形成封闭的网络时，铸铁的力学性能最低。石墨形状也影响铸铁的性能。基体为珠光体的铸铁，石墨由灰铁的粗片状分别变成细片状(孕育铸铁)、团絮状(可锻铸铁)和球状(球墨铸铁)时，抗拉强度、伸长率及冲击韧性依次提高。

铸铁的力学性能主要受基体和石墨控制。因此，强化铸铁时，一方面要改变石墨的数量大小，形状和分布，尽量减少石墨的有害作用。另一方面又可通过合金化、热处理和表面处理方法调整基体组织，提高基体性能，改善铸铁的强韧性。