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鑄鐵中含有強(qiáng)度和硬度都很低的石墨。石墨破壞了材料的連續(xù)性和整體性，使其斷裂性能和變形的介質(zhì)不同于鋼，并導(dǎo)致力學(xué)性能出現(xiàn)一些*的變化規(guī)律。
鑄鐵的力學(xué)性能受一系列因素的影響。石墨的形態(tài)、數(shù)量和分布，基體組織的類型，化學(xué)成分、分布狀態(tài)及鑄件成型工藝和處理過程都有一定的影響。
抗拉強(qiáng)度是衡量鑄鐵基本力學(xué)性能的主要指標(biāo)。
灰鑄鐵強(qiáng)度由基體金屬強(qiáng)度和石墨存在狀態(tài)共同決定。石墨周圍的應(yīng)力集中效應(yīng)以及石墨對基體連續(xù)性的破壞削弱了鑄鐵的強(qiáng)度。灰鑄鐵具有類似于鋼的基體金屬，但其拉伸性質(zhì)與碳鋼有明顯的差別。
灰鑄鐵的應(yīng)力-應(yīng)變曲線只在低應(yīng)力范圍內(nèi)顯示彈性變形特征。應(yīng)力提高后曲線斜率不斷變化表明已經(jīng)偏離胡克定律。斷裂直接發(fā)生在最高的應(yīng)力點。形成這種應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系特征的主要原因在于低應(yīng)力作用下，石墨和金屬基體不同程度分離，石墨的腔體隨之?dāng)U大，形成較大的應(yīng)變量。石墨周邊應(yīng)力集中而產(chǎn)生的局部塑性變形對總變形量有一定的影響。但是比較微小。
石墨體積增大或石墨片體加長都將導(dǎo)致灰鑄鐵斷裂強(qiáng)度下降。試驗表明，基體組織相同、石墨尺寸為0.05-0.3mm的灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度隨石墨尺寸增加而接近線性下降；片狀石墨體積分?jǐn)?shù)增加時，抗拉強(qiáng)度隨之下降。在石墨體積分?jǐn)?shù)相近的情況下，A型石墨對基體的削弱作用最小。
對于非合金灰鑄鐵來說，采用孕育處理產(chǎn)生細(xì)小的A型石墨+細(xì)珠光體基體是提高灰鑄鐵強(qiáng)度的基本途徑。
在諸多影響灰鑄鐵強(qiáng)度的因素中，化學(xué)成分是主要因素，其中碳硅含量尤為重要。為了提高灰鑄鐵的強(qiáng)度，在考慮鑄件模數(shù)和避免出現(xiàn)白口后選用較低的碳當(dāng)量值，低碳當(dāng)量有助于促進(jìn)鐵水共晶過冷，細(xì)化石墨，提高基體中珠光體含量。
碳和硅以不*相同的方式影響鑄鐵的強(qiáng)度。碳含量高，增加石墨量，促進(jìn)石墨片體粗化，奧氏體枝晶量相對減少，抗拉強(qiáng)度下降。在碳當(dāng)量不變的情況下，提高硅含量，碳含量相對降低，石墨量相應(yīng)減少，初生奧氏體量增加。溶入鐵素體的硅有強(qiáng)化作用，有利于提高鑄鐵強(qiáng)度。但是硅能提高共析轉(zhuǎn)變溫度，使珠光體粗化。綜合而言，在低碳當(dāng)量時提高硅碳比，而在碳當(dāng)量較高時降低硅碳比，都能促使灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度的提高。過低的硅碳比容易使鑄件產(chǎn)生白口，應(yīng)做好孕育處理。
硬度是鑄鐵工作性能的基本指標(biāo)之一，而且它也反映材料的強(qiáng)度、耐磨性和可切削性的優(yōu)劣。工業(yè)上常以硬度為衡量灰鑄鐵鑄件質(zhì)量的一項關(guān)鍵指標(biāo)。灰鑄鐵的布氏硬度值與抗拉強(qiáng)度之間處在一定的關(guān)系。
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2022年8月15目
