灰鐵和球墨鑄鐵的區別是什么?
來源：無錫市鑄造廠
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發布日期：2024-11-04 10:32:21【大 中 小】
灰鐵（灰口鑄鐵）和球墨鑄鐵主要有以下區別：
一、化學成分
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灰鐵
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碳（C）、硅（Si）含量較高。碳主要以片狀石墨形式存在，其化學成分一般為 2.5% - 4.0% C，1.0% - 3.0% Si。另外還含有少量的錳（Mn）、磷（P）、硫（S）等元素。其中，硫是有害元素，會降低鐵液的流動性，增加鑄件的熱裂傾向。
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球墨鑄鐵
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化學成分與灰鐵較為相似，但球墨鑄鐵在澆注前需要進行球化處理。其含碳量一般在 3.6% - 3.9% 左右，硅含量在 2.0% - 2.8% 左右。關鍵是球墨鑄鐵含有球化劑（如鎂、稀土等元素），鎂的殘留量一般在 0.03% - 0.06%，這些球化劑可以使石墨球化。
二、金相組織
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灰鐵
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其金相組織主要是片狀石墨和金屬基體。金屬基體可以是珠光體、鐵素體或者兩者的混合組織。片狀石墨割裂了基體的連續性，在石墨片的尖端容易引起應力集中。
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球墨鑄鐵
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石墨呈球狀，均勻分布在金屬基體上。這種球狀石墨對基體的割裂作用遠比灰鐵中的片狀石墨小得多，使得球墨鑄鐵的力學性能比灰鐵優越很多。其基體同樣可以是珠光體、鐵素體或者二者混合組織。
三、力學性能
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強度和韌性
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灰鐵：灰鐵的抗拉強度相對較低，一般在 100 - 300MPa 之間。由于片狀石墨的存在，其韌性較差，伸長率通常小于 1%，屬于脆性材料。例如，普通灰鑄鐵在受到拉伸或沖擊時，很容易發生斷裂。
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球墨鑄鐵：球墨鑄鐵的抗拉強度較高，最低抗拉強度可以達到 400MPa 以上，一些經過特殊處理的球墨鑄鐵抗拉強度可以超過 800MPa。它的韌性也較好，伸長率可以達到 10% 以上，能夠承受一定程度的變形而不斷裂，綜合力學性能接近鋼。
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硬度
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灰鐵：硬度范圍一般在 130 - 270HB（布氏硬度）之間，不同基體組織的灰鐵硬度有所差異，珠光體基體灰鐵硬度相對較高。
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球墨鑄鐵：球墨鑄鐵的硬度通常在 140 - 300HB 之間，同樣受基體組織影響。其硬度在合理范圍內可以通過熱處理等方式進行調節。
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流動性
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灰鐵：灰鐵的流動性較好，因為它的碳當量較高，凝固范圍較窄，在澆注過程中能夠比較順暢地填充型腔。這使得灰鐵在鑄造形狀復雜的零件時更具優勢，例如一些帶有薄壁和復雜內腔的鑄件。
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球墨鑄鐵：球墨鑄鐵的流動性稍差，由于球化處理過程中會使鐵液溫度下降，并且球化劑等會在一定程度上影響鐵液的流動性。不過，通過合理的澆注工藝和調整鐵液成分等措施，仍然可以獲得質量良好的鑄件。
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收縮性
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灰鐵：灰鐵的收縮率較小，一般在 0.8% - 1.2% 之間，這是因為片狀石墨在凝固過程中有一定的膨脹，可以補償鑄件的部分收縮，減少縮孔、縮松等缺陷。
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球墨鑄鐵：球墨鑄鐵的收縮率較大，大約在 1.0% - 1.4% 之間。因為球狀石墨在凝固過程中的膨脹作用相對較小，所以更容易出現縮孔、縮松等鑄造缺陷，在鑄造工藝設計時需要特別注意設置冒口等補縮措施。
五、應用領域
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灰鐵
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由于其良好的鑄造性能和減震性能，常用于制造機床床身、發動機缸體、箱體等對強度要求不是特別高，但需要良好減震性和復雜形狀的零件。例如，普通車床的床身一般采用灰鐵制造，利用其吸收和衰減振動的特性，以保證機床加工精度。
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球墨鑄鐵
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憑借其優異的力學性能，廣泛應用于制造受力復雜、要求較高強度和韌性的零件。如汽車的曲軸、連桿、輪轂等機械零件，還有一些市政工程中的球墨鑄鐵管，用于輸送水、煤氣等介質，因為它能夠承受較高的壓力并且不易破裂。
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