球墨铸铁还是灰铸铁：如何选择铸件牌号

灰铸铁为什么能减振而球墨铸铁不能，EN-GJL 和 EN-GJS 牌号实际保证了什么，截面厚度如何影响强度，哪一种适合用于机床底座，以及铸件图纸上应标注的内容。

当机床底座确定要铸造时，下一个问题就是用哪种铸铁。坦率的答案是：灰铸铁是默认选择，其原因大多数人能粗略说出，却很少有人能准确说明。

区别在于石墨的形状

两者都是含碳量为百分之几的铁，而且在两者中，碳都以石墨形式从固溶体中析出，而不是保持化合状态。不同的是石墨所呈现的形状。

在灰铸铁中，石墨呈片状。这些片状石墨本质上是内部裂纹：它们割裂了金属基体，这就是这种材料抗拉强度相对较低的原因，也是灰铸铁铸件断裂时呈现灰色颗粒状断口而不是发生弯曲的原因。

在球墨铸铁中，经过镁处理后，石墨转而形成球状。球状石墨对基体的割裂要小得多，因此这种材料保留了钢的大部分韧性，在断裂前会屈服和伸长。

其他一切都源于这一个区别。

为什么强度较低的材料通常才是正确的

那些损害抗拉强度的片状石墨，同时也构成了巨大的内部界面面积，而界面正是振动转化为热的地方。灰铸铁能减振，正是因为它内部充满了扁平的石墨间断。球墨铸铁用这些间断换来了韧性，阻尼也明显较低。

在机床底座上，您很少需要抗拉强度。结构主要在较低应力下承受压缩和弯曲。您需要的是让机床不再振鸣。因此，被工程师描述为强度低、脆性大的材料，才是适合用在这里的材料，而韧性更好的牌号反而是折中方案。

这也是为什么两者互相替换是一项真正的工程变更。用灰铸铁时在颤振方面处于临界状态的机床，改用球墨铸铁后可能就无法接受。

如何解读牌号标记

按 EN 1561 和 EN 1563 的欧洲惯例：

• EN-GJL-xxx 是灰铸铁，L 代表 Lamellar，即片状石墨。EN-GJL-200、250、300。
• EN-GJS-xxx-y 是球墨铸铁，S 代表 Spheroidal，即球状石墨。EN-GJS-400-15、500-7、600-3。

数字表示以 MPa 计的最低抗拉强度。对球墨铸铁而言，第二个数字是以百分比表示的最低伸长率，而这正是该牌号的核心所在。旧的德国牌号，例如对应 EN-GJL-250 的 GG25 和对应 EN-GJS-400-15 的 GGG40，至今仍在日常使用，您会在图纸上看到它们。

大致而言，EN-GJL-250 / GG25 是机床底座最常用的牌号：珠光体基体加细片状石墨，在提供可用的强度和硬度的同时，保留了底座所需的阻尼和优良的切削加工性。

陷阱：强度取决于截面

这是大型铸件上最容易让人栽跟头的地方。

牌号中的数字是在单铸试棒上按规定尺寸、依据 EN 1561 测得的。您的机床底座并不是试棒。厚截面冷却缓慢，石墨变粗，得到的强度和硬度会低于试棒所显示的数值。

在壁厚 60 mm 的底座上，壁内的强度会明显低于牌号的最低值。这是正常的、可以预期的，标准中也有相应规定，并不是缺陷。但这意味着：

• 请规定牌号以及起决定作用的截面厚度。
• 约定试验材料从何处取得：单铸试棒、附铸试块，还是从铸件本体上切取。它们给出的数值不同，而且差别不小。
• 如果硬度范围对机加工或耐磨面很重要，请单独规定，并说明在何处测量。

跳过这一步，验收时就会发生争执，而双方对同一标准的理解其实都是正确的。

球墨铸铁适合用在哪里

机床的零件并不都是床身。在以下情况下，球墨铸铁是正确的选择：

• 零件承受冲击或震动，或承受循环拉伸载荷。
• 一旦失效会造成危险，您希望它屈服变形而不是脆性断裂。
• 截面较薄且应力较高。
• 它是支架、臂、杠杆、壳体或立座，而不是起减振作用的结构。

压力机、破碎机以及任何存在载荷突然反向的设备，常常正是出于这些原因而采用球墨铸铁。

铸件图纸上应标注什么

• 按 EN 1561 或 EN 1563 标注牌号，如果您的工厂使用旧牌号，同时注明对应的旧牌号。
• 起决定作用的截面厚度。
• 试验材料的取样位置，以及哪些性能作为合格判定依据。
• 如有必要，注明硬度范围和测量位置。
• 要求的无损检测及验收等级。
• 铸件是否允许修补，以及采用何种方法修补。
• 机加工前的时效或去应力处理，以及是否需要曲线记录。

最后一项对精密底座来说不是可选项。铸件在铸型中冷却不均匀，带有残余应力；粗加工会释放这些应力，零件随之变形。请结合本文一起阅读铸件缺陷及拒收标准 (英文) 和去应力处理与平面度指南。

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