(1)力學性能
灰鑄鐵的組織相當于以鋼為基體再加片狀石墨。基體中含有比鋼更多的硅、錳等元素,這些元素可溶入鐵素體而使基體強化,因此其基體的強度與硬度不低于相應的鋼。片狀石墨的強度、塑性、韌性幾乎為零,可近似地把它看成是一些微裂紋,它不僅割裂了基體組織的連續性,縮小了基體承受載荷的有效截面,而且在石墨的尖端容易產生應力集中,當鑄鐵件受拉力或沖擊力作用時容易產生脆斷。因此,灰鑄鐵的抗拉強度、疲勞強度、塑性、韌性遠比相同基體的鋼低很多。鑄鐵中石墨片的數量越多、石墨片越粗大、分布越不均勻,對基體的割裂作用和應力集中現象越嚴重,則其抗拉強度、疲勞強度、塑性、韌性越低。
灰鑄鐵的性能主要取決于基體的組織和石墨的數量、形狀、大小及分布狀況。由于灰鑄鐵的抗壓強度、硬度與耐磨性主要取決于基體,石墨的存在對其影響不大,因此,灰鑄鐵的抗壓強度、硬度與相同基體的鋼相似。灰鑄鐵的抗壓強度一般是其抗拉強度的3~4倍。
(2)其他性能
石墨雖然降低了灰鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性,但也正是由于石墨的存在,使鑄鐵具有一系列其他優良性能。
1)優良的鑄造性能。灰鑄鐵的熔點低,鑄造時流動性好,收縮率小,鑄造過程中不易出現縮孔、縮松現象,因此灰鑄鐵可以澆注出形狀復雜的薄壁零件。
2)良好的減振性能。灰鑄鐵中的石墨對振動可起緩沖作用,可阻止振動傳播,并將振動能量轉化為熱能,故鑄鐵具有良好的減振性(鑄鐵的減振能力比鋼大10倍左右),常用于承受壓力和振動的機床底座、機架、機身和箱體等零件。
3)良好的減摩性能。石墨本身是一種良好的潤滑劑,在使用過程中石墨剝落后留下的孔隙具有吸附、儲存部分潤滑油的作用,使摩擦面上的油膜易于保持而具有良好的減摩性。所以承受摩擦的機床導軌、氣缸體等零件可用灰鑄鐵制造。
4)良好的可加工性。由于石墨割裂了基體組織的連續性,因此在切削過程中容易斷屑和排屑,且石墨對刀具具有一定的潤滑作用,使刀具磨損減少。
5)較低的缺口敏感性。鑄鐵中的石墨就相當于其本身存在了許多微小的裂紋,從而減弱了外加缺口對鑄鐵的作用。