球墨铸铁中的石墨呈球状,对基体的割裂作用较小,使得材料的强度得到非常明显提高。与普通灰铸铁相比,球墨铸铁的抗拉强度、屈服强度等都有很大幅度的提升。例如,在一些机械结构件中,球墨铸铁可以替代部分铸钢件,满足高强度的使用要求。
其抗拉强度可达到 400MPa 至 900MPa 甚至更高,屈服强度也能达到 250MPa 至 600MPa 左右,具体数值会因不同的牌号和生产的基本工艺而有所差异。
球状石墨的存在改善了铸铁的韧性,使其具有一定的塑性变形力。在承受冲击载荷时,球墨铸铁表现出较好的韧性,不易发生脆性断裂。例如,在一些需要承受振动和冲击的机械零件中,如汽车的曲轴、齿轮等,球墨铸铁的韧性使其能够更好地适应复杂的工作环境。
冲击韧性值一般在 10J/cm² 至 100J/cm² 之间,相比灰铸铁有了很大的提高。
球墨铸铁在循环载荷作用下具备比较好的抗疲劳性能。经过适当的热处理和表面处理后,球墨铸铁的疲劳强度能更加进一步提高。这使得球墨铸铁在一些长期承受交变载荷的零件中得到普遍应用,如发动机的连杆、传动轴等。
球墨铸铁的液态金属流动性较好,在铸造过程中能够充满复杂形状的铸型,有利于生产形状复杂的铸件。这使得球墨铸铁在制造具有复杂结构的机械零件时具有很大的优势,能够大大减少加工工序,降低生产成本。
例如,在生产一些具有内腔、薄壁等复杂结构的铸件时,球墨铸铁能够顺利地填充铸型,保证铸件的质量。
球墨铸铁在凝固过程中的收缩率比较小,这有助于减少铸件的缩孔、缩松等缺陷。与普通灰铸铁相比,球墨铸铁的收缩率一般在 1% 至 2% 之间,而灰铸铁的收缩率可能达到 2% 至 3%。较小的收缩率使得球墨铸铁铸件在尺寸精度和表面上的质量方面更容易控制。
在铸造过程中,能够最终靠合理的铸造工艺设计,如设置冒口、冷铁等,进一步控制球墨铸铁的收缩,提高铸件的质量。