灰口鐵鑄造的組織特點(diǎn)是具有片狀的石墨,其基體組織分為三種類(lèi)型:鐵素體、珠光體、鐵素體+珠光體。 通常,C和Si能有效地促進(jìn)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(guò)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(huì)促進(jìn)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(qiáng)烈的阻止石墨化,還可以降低鑄鐵的機(jī)械性能和流動(dòng)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(xì),越均勻,鑄鐵的機(jī)械性能越高。鑄鐵中石墨片的含量與含C和Si量有關(guān),尤其是C。但含C和Si量低會(huì)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(jìn)鐵合金(硅鐵合金等孕育劑)、廢鋼、回爐鐵調(diào)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(jiǎn)單,成本低、廣泛用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)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(shí)斷口呈暗灰色,故稱(chēng)為灰鑄鐵。要成分是鐵、碳、硅、錳、硫、磷,是應(yīng)用廣的鑄鐵,其產(chǎn)量占鑄鐵總產(chǎn)量80%以上,大型灰鐵鑄造也是很受歡迎的項(xiàng)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(tuán)絮狀;蠕墨鑄鐵,石墨呈蠕蟲(chóng)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(zhì)合金刀具,涂層硬質(zhì)合金,CBN刀具刀具和數(shù)控車(chē)床性能缺一不可,刀具的正確選擇可幫助數(shù)控車(chē)床實(shí)現(xiàn)高速切削和高質(zhì)量切削,反之?dāng)?shù)控車(chē)床將發(fā)揮不出其性能。
很多中小型企業(yè),小批量生產(chǎn)或偶爾批量加工灰鑄鐵,適合采用硬質(zhì)合金刀具,價(jià)格低廉,不要求生產(chǎn)效率。如中小型批量生產(chǎn),要求精度高一點(diǎn)的企業(yè)會(huì)選擇耐磨性好一點(diǎn)的涂層硬質(zhì)合金刀具,相較于未涂層的硬質(zhì)合金刀具效率高,耐磨性好。但缺點(diǎn)是表面涂層太薄,不適合大批量高速生產(chǎn)企業(yè)。對(duì)于大型,大批量生產(chǎn)灰鑄鐵的企業(yè),常采用CBN刀具配合數(shù)控車(chē)床加工。部分企業(yè)采用CBN刀具精車(chē)灰鑄鐵的線速度可達(dá)到1000m/min。
灰鐵的力學(xué)性能與基體的組織和石墨的形態(tài)有關(guān)。灰鑄鐵中的片狀石墨對(duì)基體的割裂嚴(yán)重,在石墨尖角處易造成應(yīng)力集中,使灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性遠(yuǎn)低于鋼,但抗壓強(qiáng)度與鋼相當(dāng),也是常用鑄鐵件中力學(xué)性能最差的鑄鐵。同時(shí),基體組織對(duì)灰鑄鐵的力學(xué)性能也有一定的影響,鐵素體基體灰鑄鐵的石墨片粗大,強(qiáng)度和硬度最低,故應(yīng)用較少;珠光體基體灰鑄鐵的石墨片細(xì)小,有較高的強(qiáng)度和硬度,主要用來(lái)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。