灰口铸铁
- 灰口铸铁是铸铁中使用得最多的一种。灰口铸铁是在珠光体(或铁素体)基体中分散有大量片状石墨的铸铁。浇注时缓慢冷却即可促使石墨化，便可得到灰口铸铁。因断口常呈灰黑色而区别于白口铸铁。灰口铸铁一般划为脆性材料，但仍有一.定的吸收外力变形功并表现有一定韧性的材料。其含碳量一般为2.8%~4.0%，因其浇注性能良好，被广泛应用于结构较为复杂的铸件，甚至用于浇注受压力的容器(如造纸烘缸）。
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铸铁中的基体组织是决定其力学性能的重要因素。铸铁可通过合金化和热处理的办法强化基体，进一步提高铸铁的力学性能，这一点在球墨铸铁中尤为重要。但热处理并不能改变灰口铸铁中石墨的形态及分布状态，所以利用热处理来提高灰口铸铁性能的效果并不大，通常只进行退火或表面淬火处理。
(1)去应力退火。铸件在冷却过程中由于各部分的收缩和组织转变速度的不同，使铸件内部产生不同程度的内应力，可能导致铸件翘曲和裂纹。为保证尺寸稳定性，防止变形开裂，对一些形状复杂的铸件，如机床床身、气缸等，往往进行去应力退火。其规范一般为：加热温度500～550℃，保温一定时间后，炉冷到150～220℃出炉空冷。
(2)高温退火。铸件冷却时，由于表层及截面较薄处因冷却速度快而易形成白口组织，硬度高难以切削加工。为使自由渗碳体分解，降低硬度，改善切削加工性，需将铸件加热至850～950℃，保温2～5h后，随炉冷至600℃，出炉空冷，最终组织为铁素体或铁素体 珠光体基灰铸铁。
(3)表面淬火。某些大型铸件的工作表面需要有较高的硬度和耐磨性，如机床导轨的表面及内燃机汽缸套的内壁等，在机加工后可用快速加热的方法对铸铁表面进行淬火处理。
成本低，价格低廉，应用广泛。主要应用机床床身、齿轮箱、皮带轮、底座、缸体、盖、手轮等受力不大、耐磨、减震零件。
灰铸铁有一定的强度，但塑性和韧性很低，这种性能特点与石墨本身的性能及其在铸铁组织中的存在形态有关。有良好的减震性，用灰铸铁制作机器设备上的底座或机架等零件时，能有效地吸收机器震动的能量;有良好的润滑性能;还有良好的导热性能，这是因石墨是热的良好导体;此外其熔炼也比较方便，并且还有良好的铸造性能。其流动性能良好，线收缩率和体收缩率较小，铸件不易产生开裂，因此适宜于铸造结构复杂的铸件和薄壁铸件，如汽车的汽缸体、汽缸盖等。根据中国国家标准(GB9439-88)灰铸铁的牌号，按单铸φ30mm试棒的抗拉强度划分为六级如表:
普通灰口铸铁主要是碳以片状石墨形式析出的铸铁。灰口铸铁应用很广，在各类铸铁的总产量中，灰口铸铁约占80%以上。
灰口铸铁的成分大致范围为：2.5%～4.0%C，1.0%～3.0%Si，0.25%～1.0%Mn，0.05%～0.50%P，0.02%～0.20%S。具有上述成分范围的液体铁水，在进行缓慢冷却凝固时，将发生石墨化，析出片状石墨。其断口的外貌呈暗灰色，故称为灰口铸铁。
普通灰口铸铁的组织是由片状石墨和钢的基体两部分组成的。在光学显微镜下观察，石墨呈不连续的片状，或直或弯。其基体则可分为铁素体、铁素体 珠光体、珠光体三种。经孕育处理的灰口铸铁（HT250、HT300、HT350），由于在结晶时，石墨晶核数目增多，石墨片变细，故其显微组织是在细珠光体基体上分布着细小片状石墨。
灰口铸铁的应用主要根据抗拉强度来决定，用于各种外形复杂的铸件。选择铸铁牌号时必须考虑铸件的壁厚和相应的强度值。例如，某铸件的壁厚40mm，要求抗拉强度值为200MPa，此时，应选HT250，而不是HT200。
不光要增碳增硅，还需要孕育，硅能增强渗碳体的分解，但是太多也会产生渗碳体，所以碳、硅、孕育剂、出铁温度都很重要
1、采用铸铁焊条焊接或者采用镍基焊条进行焊接。焊接时应选用Z308 (铸308)镍基焊条焊接；焊接时不可冷焊，灰铸铁的加热温度应该在600-650℃左右；焊后一定要保温缓冷才能保证焊接接头的性能。2、...
灰铸铁组织里的石墨是以片状存在,球墨铸铁组织里的石墨是以球状存在的 区别: 1．看切削加工面 灰铁：呈灰色，光泽很暗，表面看来较粗糙。 球铁：灰色，光泽...
C% =2.5-4.0 Si %=1.0-2.5 Mn%=0.5-1.4 微量S、P
将上述成分的铁水缓慢冷却即可获得，不经过热处理。
片状石墨+基体组织(F、F+P、P)
牌号:字母"HT"+数字(最小抗拉强度)
例:HT200 表示灰铁，抗拉强度为200MPa
灰口铸铁的性能与普通碳钢相比，具有如下特点。
(1)力学性能低。灰口铸铁的抗拉强度比较低，这种现象同灰口铸铁的组织特征分不开的，由于石墨的力学性能很低，因此，灰口铸铁的显微组织实际上相当于布满孔洞或裂纹的钢。在拉伸时，由于片状石墨对钢基体的分割作用和所引起的应力集中效应，故其抗拉强度值远低于钢。
(2)耐磨性与消震性优。由于铸铁中的石墨有利于润滑及储油，故耐磨性好。同样，由于石墨的存在，灰口铸铁的消震性优于钢。
(3)工艺性能好。由于灰口铸铁含碳量高，接近于共晶成分，故熔点比钢低，因而铸造流动性好。另外，由于石墨使切削加工时易于形成断屑，故灰口铸铁的可切削加工性优于钢。
灰口铸铁以其力学性能来表示的牌号以“HT”起首，其后以三位数字来表示，其中“HT”表示灰口铸铁，数字为其最低抗拉强度值，例如HT200，表示以φ30mm单个铸出的试棒测出的抗拉强度值大于200MPa（但小于300MPa）。
依照GB 5675-85，灰口铸铁共分为HTl00、HTl50、HT200、HT250、HT300、HT350六个牌号。其中，HTl00为铁素体灰口铸铁，HTl50为珠光体-铁素体灰口铸铁，HT200和HT250为珠光体灰口铸铁，HT300和HT350为孕育铸铁。
灰口铸铁的补焊工艺
灰口铸铁的补焊工艺
灰口铸铁的补焊工艺 摘 要:采用灰口铸件的补焊工艺方法，可有效地防止裂纹的产生，使焊缝有一 定的塑性和强度，并有较好的机加工性和抗裂性。 关键词 :灰口铸铁；补焊；熔合比；焊接工艺；热影响区 铸铁的焊接，主要应用于铸件的补焊。灰口铸铁补焊时，容易产生白口〔 1， 2〕，以及出现裂纹等问题。当焊缝强度较高而母材强度较低时，容易产生剥离。 尤其对于大面积的裂纹补焊是不容易获得成功的。 因此在制定补焊工艺时， 对铸 件的缺陷要进行具体分析， 尽量减小熔合比，调整热影响区，松驰焊接应力〔3〕， 才能使大面积的裂纹补焊获得成功。下面主要介绍 HT20-40灰口铸铁的补焊工 艺，并作理论探讨。 1 材料及焊前准备 某一产品的缸体，材料为 HT20-40灰口铸铁，厚度为 18 mm。裂纹程度：且 横、纵向交错，有穿透和未穿透的。 (1) 钻止裂孔：在距离裂纹末端 2～3 mm处钻一个直径为 6～8 mm
灰口铸铁牌号对照
灰口铸铁牌号对照
精心整理 灰口铸铁牌号对照 中国 美国 德国 日本 法国 英国 国际 GB/T9439-1988 ASTMA48 DIN1691 JISG5501 NFA32-101 BS1452 ISO/R185 HT150 Class20B GG15 FC15 Ft.15D Cr.150 Cr.15 HT200 Class25B GG20 FC20 Ft.20D Cr.180 Cr.20 HT250 Class35B GG25 FC25 Ft.25D —— Cr.25 HT300 Class45B/50B GG30 FC30 Ft.30D Cr.300 Cr.30 HT350 Class55B GG35 FC35 Ft.35D Cr.350 Cr.35 —— Class60B GG40 —— Ft.40D Cr.400 Cr.40 球墨铸铁牌号对照 中国 美国 德国 日本 法国 英国 国
GB/T 3420-2008
中文标准名称 StandardTitle in Chinese： 灰口铸铁管件
英文标准名称： Gray iron castigs for pipe fittings
实施日期 ExecuteDate： 2009-5-1
首次发布日期 FirstIssuance Date： 1982-12-31
标准状态 StandardState： 现行
复审确认日期 ReviewAffirmance Date：
计划编号 Plan No： 20060743-T-605
代替国标号 ReplacedStandard： GB/T 3420-1982,GB/T 8715-1988
被代替国标号 ReplacedStandard:
废止时间 RevocatoryDate：
采用国际标准号 AdoptedInternational Standard No：
采标名称 AdoptedInternational Standard Name：
采用程度 ApplicationDegree：
采用国际标准 AdoptedInternational Standard：
国际标准分类号(ICS)： 77.140.75
中国标准分类号(CCS)： H48
标准类别 StandardSort： 产品
标准页码 Number ofPages:
标准价格(元) Price(￥)：
焊接中常见问题
（1）焊后产生白口组织
一般认为在30-100℃/s的急速冷却条件下，熔于铁中的碳来不及以石墨形式析出，而呈渗碳体出现，即所谓白口。白口组织硬而脆，使得焊缝在焊后难以机械加工，甚至会导致开裂。
防止措施：
焊前预热和焊后保温；适当调整填充金属的化学成分和冷却速度；改善焊缝金属的化学成分。
（2）焊接接头出现裂纹
由于灰口铸铁塑性极差，几乎不能发生任何塑性变形，而且强度又低，所以在焊接应力及铸件本身应力（组织应力）的共同作用下，当局部应力大于强度极限时，就产生裂纹。
防止措施：
A.采用电弧冷焊减小焊接应力
选用塑性较好的焊接材料，如用 镍,铜,镍 铜,高钒钢等作为填充金属，使焊缝金属可通过塑性变形松弛应力，防止裂纹；通过锤击焊缝可以消除应力，防止裂纹；使焊缝冷却时能补受阻碍底自由收缩，从而避免用力过大而导致裂纹。
B. 采用热焊法并控制好温度
当温度高于600℃时,由于产生于一定的塑性变形.而使部分内应力得到消除,一般在600℃以上焊接时就不会产生热应力裂纹。
2常用的焊接方法
（1）热焊法
热焊法是在焊接前将焊件全部或局部加热到600-700℃，并在焊接过程中保持一定温度，焊后在炉中缓冷的焊接方法。
特点：用热焊法时，焊件冷却缓慢，温度分布均匀，有利于消除白口组织，减少应力，防止产生裂纹。但热焊法成本高，工艺复杂，生产周期长，焊接时劳动条件差，因此应尽量少用。
常用的焊接方法是气焊和焊条电弧焊。气焊常用铸铁气焊丝，如HS401或HS402，配用焊剂CJ201，以去除氧化物。气焊预热方法适于补焊中小型薄壁零件。焊条电弧焊选用铸铁芯铸铁焊条Z248或钢芯铸铁焊条Z208，此法主要用于补焊厚度较大(大于10mm ) 的铸铁零件。
热焊法的焊接设备主要有加热炉、焊炬、电炉等，焊接工艺如下：
1)焊前准备和预热：清除缺陷周围的油污和氧化皮，露出基体的金属光泽；开坡口，一般坡口深度为焊件壁厚的2／3， 角度为70°～120°；
将焊件放入炉中缓慢加热至600～700℃(不可超过700℃)。
2)施焊：采用中性焰或弱碳化焰(施焊过程中不要使铁水流向一侧)，待基体金属熔透后，再熔入焊条金属；发现熔池中出现白亮点时，停止填入焊条金属，加入适量焊剂，用焊条将杂物剔除后再继续施焊；为得到平整的焊缝， 焊接后的焊缝应稍高出铸铁件表面， 并将溢在焊缝外的熔渣重新熔化， 待降温到半熔化状态时，用焊丝沿铸件表面将高出部分刮平。
3)焊后冷却：一般应随炉缓慢冷却至室温(一般需48h以上)，也可用石棉布(板)或炭灰覆盖，使焊缝形成均匀的组织， 同时防止产生裂纹。
（2）气焊法
气焊火焰温度比电弧温度低得多，因而焊件的加热和冷却比较缓慢，这对防止灰口铸铁在焊接时产生的白口组织和裂纹都很有利。所以用气焊焊补的铸件质量一般比较好，因气焊成为补焊铸铁的常用方法。
特点：
气焊与焊条电弧焊相比，焊工的劳动强度高，焊件变形较大，焊补大型铸件时难以焊透；
气焊铸件的质量较好，易切削加工，使许多工厂中的中小型灰口铸件，还是较多用气焊焊补。
气焊操作注意事项：
（1）在气焊过程中,必须选用中性焰或弱碳化焰;
（2）在焊接结束时可用碳化焰使焊缝缓冷，这样可以减少碳和硅的烧损，消除过厚的氧化膜，防止白口冷硬现象；
（3）当消除缺陷的底部或开坡口时可用氧化焰；
（4）焊接时，在要基本金属熔化后再加入焊丝，以防止熔合不良；
（5）发现熔池中有小气孔和白亮点夹杂物时，可以往熔池中加入少量气焊熔剂，有助于消除平渣，但气焊熔剂不宜加入过多，否则反而容易产生夹渣，气孔；
（6）适当加大火焰的功率，提高熔池铁水温度，有利于气体及杂质浮起，因而能减少气孔，夹渣；
（7）操作时应注意火焰始终盖住熔池；
（8）加入焊丝时，经常用焊丝轻轻搅动熔池，促使气体，熔渣浮出。
主管部门 Governor： 中国钢铁工业协会
归口单位 TechnicalCommittees： 全国钢标准化技术委员会
起草单位 DraftingCommittee： 北京首钢华禹铸造厂、哈尔滨管件厂
灰口铸铁管件基本信息