灰铁和球墨铸铁的区别是什么?
来源：无锡市铸造厂
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发布日期：2024-11-04 10:32:21【大 中 小】
灰铁（灰口铸铁）和球墨铸铁主要有以下区别：
一、化学成分
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灰铁
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碳（C）、硅（Si）含量较高。碳主要以片状石墨形式存在，其化学成分一般为 2.5% - 4.0% C，1.0% - 3.0% Si。另外还含有少量的锰（Mn）、磷（P）、硫（S）等元素。其中，硫是有害元素，会降低铁液的流动性，增加铸件的热裂倾向。
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球墨铸铁
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化学成分与灰铁较为相似，但球墨铸铁在浇注前需要进行球化处理。其含碳量一般在 3.6% - 3.9% 左右，硅含量在 2.0% - 2.8% 左右。关键是球墨铸铁含有球化剂（如镁、稀土等元素），镁的残留量一般在 0.03% - 0.06%，这些球化剂可以使石墨球化。
二、金相组织
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灰铁
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其金相组织主要是片状石墨和金属基体。金属基体可以是珠光体、铁素体或者两者的混合组织。片状石墨割裂了基体的连续性，在石墨片的尖端容易引起应力集中。
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球墨铸铁
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石墨呈球状，均匀分布在金属基体上。这种球状石墨对基体的割裂作用远比灰铁中的片状石墨小得多，使得球墨铸铁的力学性能比灰铁优越很多。其基体同样可以是珠光体、铁素体或者二者混合组织。
三、力学性能
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强度和韧性
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灰铁：灰铁的抗拉强度相对较低，一般在 100 - 300MPa 之间。由于片状石墨的存在，其韧性较差，伸长率通常小于 1%，属于脆性材料。例如，普通灰铸铁在受到拉伸或冲击时，很容易发生断裂。
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球墨铸铁：球墨铸铁的抗拉强度较高，最低抗拉强度可以达到 400MPa 以上，一些经过特殊处理的球墨铸铁抗拉强度可以超过 800MPa。它的韧性也较好，伸长率可以达到 10% 以上，能够承受一定程度的变形而不断裂，综合力学性能接近钢。
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硬度
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灰铁：硬度范围一般在 130 - 270HB（布氏硬度）之间，不同基体组织的灰铁硬度有所差异，珠光体基体灰铁硬度相对较高。
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球墨铸铁：球墨铸铁的硬度通常在 140 - 300HB 之间，同样受基体组织影响。其硬度在合理范围内可以通过热处理等方式进行调节。
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流动性
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灰铁：灰铁的流动性较好，因为它的碳当量较高，凝固范围较窄，在浇注过程中能够比较顺畅地填充型腔。这使得灰铁在铸造形状复杂的零件时更具优势，例如一些带有薄壁和复杂内腔的铸件。
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球墨铸铁：球墨铸铁的流动性稍差，由于球化处理过程中会使铁液温度下降，并且球化剂等会在一定程度上影响铁液的流动性。不过，通过合理的浇注工艺和调整铁液成分等措施，仍然可以获得质量良好的铸件。
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收缩性
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灰铁：灰铁的收缩率较小，一般在 0.8% - 1.2% 之间，这是因为片状石墨在凝固过程中有一定的膨胀，可以补偿铸件的部分收缩，减少缩孔、缩松等缺陷。
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球墨铸铁：球墨铸铁的收缩率较大，大约在 1.0% - 1.4% 之间。因为球状石墨在凝固过程中的膨胀作用相对较小，所以更容易出现缩孔、缩松等铸造缺陷，在铸造工艺设计时需要特别注意设置冒口等补缩措施。
五、应用领域
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灰铁
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由于其良好的铸造性能和减震性能，常用于制造机床床身、发动机缸体、箱体等对强度要求不是特别高，但需要良好减震性和复杂形状的零件。例如，普通车床的床身一般采用灰铁制造，利用其吸收和衰减振动的特性，以保证机床加工精度。
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球墨铸铁
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凭借其优异的力学性能，广泛应用于制造受力复杂、要求较高强度和韧性的零件。如汽车的曲轴、连杆、轮毂等机械零件，还有一些市政工程中的球墨铸铁管，用于输送水、煤气等介质，因为它能够承受较高的压力并且不易破裂。
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