灰口铸铁

灰口铸铁（），简称灰铸铁（），是铸铁材料中的一种。灰口铸铁中所含的碳具有片状石墨的微观结构。由于片状石墨的存在，其形成的断口呈现灰色，因此得名。按重量计算，灰口铸铁是最常见的铸铁和最广泛使用的铸造材料。灰口铸铁一般用于更看重部件的刚度而非其抗拉强度的场合，例如内燃机、气缸体、泵、外壳、阀体、电器箱和装饰品。灰口铸铁具有较高的热导率和比热容，常被用来制造铸铁炊具和盘式制动器的转子。

结构
典型的灰口铸铁含有2.5至4.0%的碳和1至3％的硅（质量分数）。按体积分数，石墨可能占到灰口铸铁的6&至10%。与白口铸铁相比，硅元素对于制造灰口铸铁很重要，因为硅是铸铁中的“石墨稳定”元素，这意味着它有助于合金中的碳保持石墨结构而不是产生碳化三铁。影响石墨化的另一个因素是凝固速度：凝固速度越小，碳扩散和积聚到石墨中的时间就越长。适中的冷却速度形成的基体带有更多的珠光体，而快速冷却形成的基体中存在更多铁素体。要获得完全为的铁素体基体，合金必须退火。快速冷却可以部分或完全抑制石墨化，导致形成渗碳体，所得铸铁被称为白口铸铁。

分类
美国常用的灰口铸铁分类法是A48。 这一标准按照最小拉伸强度将灰口铸铁分级，比如拉伸强度为20psi的灰口铸铁被列为20级，此时的灰口铸铁等效碳较高，具有肥粒鐵基体，导致拉伸强度较低。但像40级的灰口铸铁,其中碳含量较低，呈现波來鐵基体，其拉伸强度就比较高。超过40级的灰口铸铁一般需要采用固溶强化或热处理的办法来改性基体。80级的灰口铸铁尽管具有最高的拉伸强度，但十分脆。 

在汽车工业中，使用SAE J431来代替ASTM标准。根据拉伸强度和布氏硬度的比值来分级。
+ ASTM A48对灰口铸铁的分级. 级别  拉伸强度（ksi） 压缩强度（ksi） 弹性模量, E (Mpsi) 20  22  83  10 30  31  109  14 40  57  140  18 60  62.5  187.5  21

+根据SAE J431，对灰口铸铁的分级 级别  布氏硬度  t/h†  描述 G1800  120–187  135  铁素体-珠光体 G2500  170–229  135  铁素体-珠光体 G3000  187–241  150  珠光体 G3500  207–255  165  珠光体 G4000  217–269  175  珠光体 †t/h = 拉伸强度/硬度

优点与缺点
由于所含的石墨可以润滑切口和分裂切屑，灰口铸铁的成本相对较低且良好，成为常见一种的工程合金。石墨薄片的还使得其具有良好的耐磨性。石墨还赋予灰铸铁出色的，因为它可以吸收能量并将其转化为热量。 但灰口铸铁即使在较高温度下也无法锻造、挤出或卷压。

+各种金属的相对阻尼能力 材料  阻尼能力† 灰口铸铁（高等效碳） 100–500 灰口铸铁（低等效碳） 20–100 Ductile iron  5–20 Malleable iron  8–15 白铁  2–4 钢  4 铝  0.47 †Natural log of the ratio of successive amplitudes

与不形成石墨显微组织的其他铸铁相比，灰口铸铁在凝固过程中的收缩更小。硅在铸造时促进了良好的耐腐蚀性并增加了流动性。灰口铸铁通常被认为易于焊接。与更现代的铁合金相比，灰口铸铁具有较低的抗拉强度和延展性； 因此，它的抗冲击强度几乎不存在。

参考文献

扩展阅读

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