一.灰鑄鐵的力學(xué)性能特點(diǎn)

1. 常用灰鑄鐵中由于有石墨存在，而石墨的抗拉強度幾乎為零，可以把鑄鐵看成是布滿(mǎn)裂紋或空洞的鋼。石墨不僅破壞了基體的連續性，減少了金屬基體承受載荷的有效截面積，使實(shí)際應力大大增加;同時(shí)，在石墨尖角處易造成應力集中，使尖角處的應力遠大于平均應力。前者稱(chēng)為石墨的縮減作用，后者稱(chēng)為石墨的切割作用。所以，灰鑄鐵的抗拉強度和彈性模量均比鋼低得多，通常 σb約為 120～ 250MPa，抗壓強度與鋼接近，一般可達 600～800MPa，塑性和韌度近于零，屬于脆性材料?；诣T鐵中的石墨片的數量越多、尺寸越大、分布越不均勻，對力學(xué)性能的影響就越大。但石墨的存在對灰鑄鐵的抗壓強度影響不大，因為抗壓強度主要取決于灰鑄鐵的基體組織，因此灰鑄鐵的抗壓強度與鋼相近。當試樣中存在著(zhù)類(lèi)似灰鑄鐵中石墨片那樣尖銳的缺口時(shí)，在缺口附近的應力值可達到平均值的5倍以上。這種應力集中現象的存在，使灰鑄鐵即使在承受比較小的負荷時(shí)(遠遠沒(méi)有達到基體的屈服強度)，在石墨邊緣處基體的實(shí)際應力也會(huì )超過(guò)它的屈服強度，因此在這里就會(huì )出現金屬的殘留變形，甚至出現裂紋(當實(shí)際應力超過(guò)基體的強度極限時(shí))。這種石墨邊緣裂紋的出現，更進(jìn)一步地減少了灰鑄鐵承受負荷的有效截面積，并且更加劇了應力集中的現象，應力集中作用的頂端也隨著(zhù)裂紋而迅速移動(dòng)，使裂紋很快擴展，而發(fā)生整個(gè)鑄件的脆性破壞。因此，由于石墨存在所造成的縮減及切割作用，使鑄鐵金屬基體的強度不能充分發(fā)揮，據統計普通灰鑄鐵基體強度的利用率一般不超過(guò)30% ～50%，這表現為灰鑄鐵的抗拉強度很低。此外，由于石墨存在而造成的嚴重應力集中現象，造成裂紋的早期發(fā)生，抵抗裂紋發(fā)展的能力又較差，因此導致脆性斷裂，故灰鑄鐵的塑性和韌性幾乎表現不出來(lái)。很明顯，由于片狀石墨的存在而引起的性能降低，其總的影響并不是兩者的代數和，切割作用對基體的危害往往比縮減作用要強烈得多。順便指出，普通灰鑄鐵在受應力作用時(shí)，在石墨邊緣由于有應力集中現象常會(huì )引起少量的殘留變形。因此，灰鑄鐵的應力 應變曲線(xiàn)即使在較低的應力作用下也不呈直線(xiàn)，而有一定的曲率。因此灰鑄鐵的彈性模量只有相對的意義。

二.灰鑄鐵的硬度特點(diǎn)

在鋼中，布氏硬度和抗拉強度之比較為恒定，約等于3，在鑄鐵中，這個(gè)比值就很分散。同一硬度時(shí)，抗拉強度有一個(gè)范圍。同樣，同一強度時(shí)，硬度也有一個(gè)范圍，這是因為強度性能受石墨影響較大，而硬度基本上只反映基體情況所致。許多工廠(chǎng)以鑄鐵的硬度來(lái)估計其抗拉強度，不少資料中也提出σb和HBS之間的關(guān)系式。必須指出，這種估計只有在工藝條件穩定、石墨片的參數基本接近的情況下才是可靠的?；诣T鐵的硬度決定于基體，這是由于硬度的測定方法是用鋼球壓在試塊上，鋼球的尺寸相對于石墨裂縫而言是相當大的，所以外力主要承受在基體上，因此隨著(zhù)基體內珠光體數量的增加，分散度變大，硬度就相應得到提高，當金屬基體中出現了堅硬的組成相時(shí)(如自由滲碳體、磷共晶等)，硬度就相應增加。