一、灰铁（灰口铸铁）的基本特性

• 化学成分：碳（2.5%~4.0%）、硅（1.0%~3.0%）、锰（0.5%~1.2%），并含有少量硫、磷，碳以片状石墨形式存在。

• 力学性能：

• 抗压强度高（可达 200~400MPa），但抗拉强度较低（100~300MPa），脆性较大；

• 良好的减震性（石墨片起到阻尼作用），适合制造机床底座、发动机缸体等需减震的零件；

• 优异的切削加工性（石墨相当于 “固体润滑剂”），刀具磨损小。

• 其他优势：成本低、铸造性能好（流动性高，收缩率小），适合复杂结构零件的批量生产。

二、灰铁铸造加工的核心工艺

1. 熔炼工艺

• 设备：冲天炉（传统）、电弧炉或中频感应电炉（现代，环保且温度可控）。

• 关键要点：

• 控制碳硅当量（CE）：CE≈C% + 1/3Si%，通常在 3.5%~4.0%，影响石墨形态和力学性能；

• 炉料配比：生铁（50%~70%）、废钢（20%~40%）、回炉料（10%~30%），并加入硅铁、锰铁调整成分；

• 出炉温度：一般≥1400℃，确保铁水流动性，减少夹渣、气孔缺陷。

2. 铸造工艺

• 砂型铸造（最常用）：

• 造型材料：石英砂 + 黏土粘结剂（湿型砂）或树脂粘结剂（干型砂），成本低、适应性强；

• 工艺流程：制模→造型→合箱→浇注→冷却→落砂。

• 特种铸造：

• 金属型铸造：提高铸件尺寸精度和表面光洁度，适合批量生产（如汽车刹车盘）；

• 消失模铸造：无分型面，适合复杂结构（如发动机缸盖），减少加工余量。

3. 常见缺陷及解决措施

4. 后续加工处理

• 切削加工：灰铁适合车、铣、刨、钻等常规加工，刀具材料可选硬质合金（如 YT 类）或高速钢，切削参数需考虑石墨对刀具的润滑 / 磨损作用；

• 表面处理：喷漆、电镀（如镀锌）、磷化等，提高耐腐蚀性和外观质量；

• 热处理：灰铁铸造加工

• 退火：消除内应力（如机床床身退火），防止变形；

• 表面淬火：提高零件表面硬度（如导轨表面淬火），延长使用寿命。

三、灰铁铸件的典型应用场景

• 汽车工业：发动机缸体、缸盖、刹车盘、离合器外壳（利用其减震性和耐磨性）；

• 机械制造：机床底座、变速箱壳体（需高强度和减震性）；

• 管道工程：给排水管道、阀门（耐腐蚀性和低成本）；

• 农机配件：犁铧、齿轮箱（抗磨损且成本低）。

四、灰铁铸造的技术发展趋势

1. 智能化熔炼：通过传感器实时监控铁水成分和温度，结合 AI 算法优化熔炼参数，提高成品率；

2. 绿色铸造：推广环保型粘结剂（如酯硬化水玻璃砂），减少废气排放；

3. 高性能灰铁：通过合金化（如加入 Cr、Mo）或孕育处理（加入硅铁合金），细化石墨，提高抗拉强度，替代部分铸钢件；

4. 3D 打印结合：利用砂型 3D 打印技术快速制造复杂模具，缩短新产品开发周期。

五、选购与定制建议

• 材料选择：根据使用场景确定牌号，如 HT200（一般零件）、HT300（高强度零件）；

• 供应商评估：关注熔炼设备（如中频炉优于冲天炉）、质量检测能力（光谱分析、无损探伤）；

• 成本控制：合理设计零件结构，减少加工余量，利用回炉料降低材料成本。