灰口鑄鐵一般是指碳、矽、錳含量高而硫含量低的鑄鐵。它是透過液態鐵慢慢冷卻時的石墨化過程形成的。石墨呈片狀分佈。因其斷口呈深灰色而得名。灰口鑄鐵是指含有片狀石墨的鑄鐵。其主要成分為鐵、碳、矽、錳、硫及磷。它是使用最廣泛的鑄鐵，產量佔鑄鐵總產量的 80% 以上。將具有一定成分的鐵水進行簡單的爐前處理，澆注後得到具有片狀石墨的鑄鐵，也稱為灰口鑄鐵。
灰口鑄鐵的成分、結構與性能特性
灰口鑄鐵的化學成分
灰鐵 HT150 的化學成份大致如下：3.2%至3.5%碳、1.9%至2.3%矽、0.5%至0.8%錳、小於0.12%硫及小於0.2%磷。
灰鐵 HT200 的化學成分通常介於 3.0% 至 3.3% 碳、1.4% 至 1.6% 矽、0.8% 至 1.0% 錳、小於 0.15% 硫及小於 0.15% 磷之間。
灰鐵 HT250 的化學成分一般為：碳含量為 3.16% 至 3.30%，矽含量為 1.79% 至 1.93%，錳含量為 0.89% 至 1.04%，硫含量為 0.094% 至 0.125%，磷含量為 0.120% 至 0.170%。
灰色鑄鐵結構
灰口鑄鐵的結構由金屬基體和片狀石墨組成。金屬基體主要有三種形式：鐵素體、珠光體及鐵素體 + 珠光體。根據不同的基體結構，灰口鑄鐵可分為以下幾種類型：
鐵素體灰鑄鐵：粗片状石墨分布在铁素体金属基体上。其強度及硬度較低，鑄造性能良好，可用於製造要求不高的鑄件或薄型零件。
鐵素體-珠光體灰口鑄鐵：片狀石墨分佈在由珠光體與鐵素體組成的金屬基體上。石墨薄片稍厚且數量較多。在鑄造過程中易於控制，具有良好的切削性能，被廣泛使用。.
珠光灰鑄鐵：細緻均勻的片狀石墨分佈在珠光體基礎上。具有高強度與硬度，主要用於製造重要的機械零件。
灰口鑄鐵的性能特性
灰口鑄鐵的鑄造性能特性
灰口鑄鐵具有極佳的鑄造特性。其化學成分接近共晶點，鐵水具有良好的流動性，可鑄造非常複雜的零件。此外，由於石墨的比容大，鑄件在凝固時的收縮減少，可簡化製程，降低鑄件的應力，獲得致密的結構。
灰口鑄鐵的機械特性
灰鐵的機械特性相對較低。其抗拉強度比鋼低，塑性與韌性也較差。石墨呈片狀分佈，有效承載面積相對較小，且石墨尖端易產生應力集中，因此灰口鑄鐵的強度、塑性及韌性均較其他鑄鐵為低。然而，灰口鑄鐵的抗壓強度相對較高，一般為其抗拉強度的 3-4 倍。以珠光體為基材的灰口鑄鐵具有高硬度及耐磨性。
灰口鑄鐵的耐磨特性
灰口鑄鐵具有較佳的耐磨性。這是因為石墨本身具有潤滑作用，而石墨墜落後的空腔可吸收並儲存潤滑油，使鑄件具有良好的耐磨性。此外，鑄件中含有高硬度的磷共晶，可進一步提高耐磨性。
灰口鑄鐵的耐蝕特性
灰鐵在一定程度上具有耐腐蝕性。灰鐵可在某些弱酸、弱鹼、水及氣體環境中耐腐蝕。但是，與一些專門的耐腐蝕材料相比，灰鐵的耐腐蝕性相對有限。
灰口鑄鐵的切削性能特性
由於鱗片狀石墨對刀具的潤滑和斷屑作用，灰口鑄鐵具有良好的切削性能。灰口鑄鐵本身的切削性能取決於基體結構和硬度。鐵素體基體最好，其次是珠光體基體。當游离雪明碳鐵存在時，切削性能會急遽下降。
灰口鑄鐵等級與應用
灰口鑄鐵有許多等級，常見的有 HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350 等。
| HT100 | HT100 用於製造只承受輕負荷的簡單鑄件，如蓋板、外蓋、棧板、油盤、手輪、手架、底板、把手，以及鋼錠模具、冶金設備中的高爐配重、煉鋼爐配重等。 |
| HT150 | HT150 可承受中等程度的彎曲應力，用於製造變速箱、排氣管、農業車輛的進氣管，以及需要相對移動和磨損的零件，例如工作台。 |
| HT200 | HT200 用於製造承受中等彎曲應力且摩擦面間壓力高於 500MPa 的鑄件，如機床工作台、滑軌、底座、汽車變速箱、進排氣管、泵體、閥體、閥蓋等。 |
| HT250 | HT250 適用於製造鑄鐵平台、鑄鐵平板、標記平板、鑄鐵工作台、組裝平板、焊接平板、齒輪、水平儀、機床床身、撓度計、大型鑄件等。 |
| HT300 | HT300 適用於製造彎曲應力大、氣密性要求高的鑄件，例如三維彈性焊接平台、重型機床床身、齒輪、凸輪、大型引擎曲軸、汽缸體、高壓汽缸、軋鋼機底座等。 |
| HT350 | HT350 用於製造車床、沖床及其他承受較大應力的重型機器，如機器底座、鋼滾滑道、滾輪、焦化柱、圓柱混合器環狀齒輪、支撐輪座等。 |
灰口鑄鐵的熱處理
灰口鑄鐵的熱處理方法有多種，主要包括以下幾種：
去應力退火
為了消除鑄件的殘留應力、穩定其幾何尺寸、減少或消除切削所造成的變形，鑄件需要進行去應力退火處理。在決定去應力退火溫度時，必須考慮鑄鐵的化學成分。普通灰口鑄鐵的消除應力退火溫度通常為 550°C，低合金灰口鑄鐵的消除應力退火溫度為 600°C，高合金灰口鑄鐵的消除應力退火溫度可提高到 650°C。加熱速度一般為 60℃。~120℃/h.保壓時間取決於加熱溫度、鑄件尺寸與結構複雜度，以及所需的消除應力程度。鑄件去應力退火的冷卻速度必須緩慢，一般控制在20~40℃/h，當冷卻至200~150℃以下時，即可空冷出爐。
石墨化退火
如果鑄件中沒有共晶雪明碳鐵或共晶雪明碳鐵的數量較少，可進行低溫石墨化退火；當鑄件中的共晶雪明碳鐵的數量較多時，則必須進行高溫石墨化退火。在低溫石墨化退火時，鑄鐵會發生石墨化及共晶雪明碳鐵的粒化，這會降低鑄鐵的硬度並增加其塑性。高溫石墨化退火法是將鑄件加熱至高於Ac1上限的溫度，使鑄鐵中的游離雪明碳鐵分解成奧氏體及石墨。保溫一段時間後，再依據所需的基體結構以不同方式冷卻。
標準化
灰口鑄鐵正火的目的是提高鑄件的強度、硬度及耐磨性，或作為表面淬火的準備熱處理，以改善基體組織。一般正火是將鑄件加熱至Ac1上限30~50℃，使其原始組織轉換為奧氏體，保持一段時間後出爐空冷；形狀複雜或重要的鑄件在消除內應力前進行正火。退火。
淬火和回火
淬火過程是將鑄件加熱至Ac1上限+30~50℃的溫度，通常為850~900℃，使其結構轉化為奧氏體，並保持在此溫度下，再進行淬火，通常使用油淬。回火 為避免石墨化，回火溫度一般應低於 550℃。
表面淬火：為了改善某些鑄件的表面硬度、耐磨性及疲勞強度，可使用表面淬火。灰口鑄鐵和球墨鑄鐵都可以進行表面淬火。一般採用高（中）頻感應加熱表面淬火及電接觸表面淬火。
本文就灰鐵鑄件的各種特性、生產過程和應用領域進行了深入的討論和分析。通過對灰鐵鑄件成分的研究，我們闡明了碳、矽、錳等元素的含量對其性能有顯著的影響。例如，適當增加矽含量可有效提高灰鐵鑄件的強度和韌性，但過量的矽會導致鑄件硬度下降。在應用領域上，灰鐵鑄件因其良好的耐磨性、減震性及成本優勢，被廣泛應用於汽車製造、機械工業等領域。
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