灰口铸铁的拉伸强度和韧性比钢低,但其抗压强度接近低碳钢和中碳钢的原因主要归结于其微观结构和化学成分。以下是一些关键点:
化学成分:灰口铸铁的含碳量约为2.5–4.0%,含硅量为1–3%,这与低碳钢和中碳钢的化学成分不同。铸铁和铸钢的本质区别在于化学成分不同,一般认为含碳量高于2%为铁,低于此值为钢。由于成分不同,所以组织性能也不一样。
微观结构:灰口铸铁的机械特性是由其微结构中片状石墨的大小以及形状决定的。这种片状石墨的存在使得材料在拉伸时容易产生裂纹,从而降低了其拉伸强度和韧性。然而,石墨片的存在也有助于分散压缩力,使得灰口铸铁的抗压强度较高。
塑性与脆性:低碳钢属于塑性材料,而铸铁属于脆性材料。塑性材料在拉伸时会出现弹性变形、塑性变形,并在达到屈服极限后出现颈缩现象。相比之下,灰口铸铁在拉伸时更容易断裂,显示出较低的塑性和韧性。
抗压强度:尽管灰口铸铁的抗拉强度、塑性和韧性比碳钢低,但由于石墨的存在,赋予了铸铁良好的耐压性能。铸铁的抗压强度大,是其本身抗拉强度的3到4倍,这使得其抗压强度接近低碳钢和中碳钢。
综上所述,灰口铸铁的拉伸强度和韧性较低是由于其高碳含量和片状石墨的微观结构导致的,而其较高的抗压强度也是由这些特性决定的。这些特性使得灰口铸铁在工程应用中主要用于承受压力而非拉伸力的场合。