前蘇聯、德國、美國、日本等國家對含鋁灰鑄鐵及含鋁球墨鑄鐵進行了大量研究，結果表明，含鋁灰鑄鐵及含鋁球墨鑄鐵具有較小的激冷傾向，可用于壁厚很薄的鑄件，具有較好的抗交變溫度能力、較好的抗氧化性能、較高的高溫強度。但一般認為，鑄鐵中加入鋁會增大脆性，影響其綜合力學性能，國內關于這方面的研究報道較少。為此本文對灰鑄鐵中加入不同含量的鋁后組織與性能的變化進行了研究，探討鋁對灰鑄鐵組織與性能的影響。
　　１．試驗條件及方法
　　（1）鑄鐵的熔煉與澆注 鑄鐵在中頻感應電爐熔煉，鋁元素采用爐內加入法，出爐溫度1400～1500℃，孕育劑采用包底沖入法加入，待攪拌扒渣后澆注，澆注溫度1350～1400℃，控制鋁元素的加入量，得到四種不同鋁含量的灰鑄鐵，編號為1#、2#、3#、4#，其化學成分見表1。用煤粉濕型砂造型，鑄型為φ30mm×300mm的圓棒試件。

　　（2）鑄鐵的力學性能與金相檢驗 將圓棒加工成鑄鐵標準拉伸試樣與沖擊試樣，在100kN萬能試驗機上完成抗拉試驗，沖擊性能在5kgm/cm2試驗機上試驗，之后在拉斷的試樣上取樣，在HB—3000型布氏硬度計上進行硬度試驗，用OLYMPUS GX51F金相顯微鏡進行金相檢驗。
　　2．試驗結果及分析
　　（1）鋁對灰鑄鐵石墨形態與基體組織的影響 未加入鋁元素，石墨形態為A型，加入2.46%鋁，基體中出現魏氏石墨，當灰鑄鐵中鋁含量繼續增大到4.78%（質量分數）以上，魏氏石墨數量增多，A型石墨數量減少，石墨形態主要以魏氏石墨為主。由此可見，隨著鋁含量的增加，基體A型石墨的數量逐漸減少，魏氏石墨的數量逐漸增加。
　　鋁含量為4.78%和7.16%的灰鑄鐵試樣的魏氏石墨較多，鋁含量為2.46%的鑄鐵試樣有少量魏氏石墨，未添加Al鑄鐵試樣中無魏氏石墨出現。有資料分析認為魏氏石墨的形成原因：鐵液中含鉛和氫量高時，會使奧氏體一定晶面上石墨表面能降低，使二次石墨沿著奧氏體一定晶面長大，伸入金屬基體中，成為魏氏石墨，在顯微鏡下觀察，在片狀石墨片的側面長出許多象毛刺一樣的小石墨片，俗稱石墨長毛。在鑄鐵中的鋁能促使鐵液吸氫，而增加其氫含量，因此鋁對魏氏石墨的形成有促進作用。鋁對灰鑄鐵石墨形態與基體組織的影響見表2

　　不同Al含量灰鑄鐵金相組織圖
　　未加鋁元素的1#樣，基體組織為珠光體；加入2.46%鋁（質量分數），珠光體的含量略有減少，出現極少量的鐵素體；當鋁含量達到4.78%，能看到明顯的沿枝晶分布的鐵素體，繼續增加鋁含量至7.16%，鐵素體含量進一步增加。
　　（2）鋁對灰鑄鐵力學性能的影響 四種不同鋁含量的灰鐵試樣力學性能見表3，隨著灰鑄鐵中鋁含量的增加，硬度逐漸提高，沖擊韌度逐漸降低。當鋁含量為2.46%（質量分數），抗拉強度略有提高，沖擊韌度略有下降，灰鑄鐵的力學性能變化較小。鋁含量增加至4.78%，抗拉強度降低約20MPa，沖擊韌度明顯降低，鑄鐵的力學性能變差。繼續增加鋁含量至7.16%，抗拉強度繼續下降，沖擊韌度只有未加鋁灰鐵試樣約1/4。沖擊韌度的下降幅度明顯大于抗拉強度，可見鋁對灰注鑄鐵沖擊韌度的影響大于抗拉強度。

　　從拉伸試驗和沖擊試驗的結果來看，含有魏氏石墨的加鋁灰鑄鐵的抗拉強度和沖擊韌性低于未加鋁鑄鐵。這與灰鐵中添加鋁后基體中出現魏氏石墨有關。鑄鐵中片狀石墨的存在破壞了基體的連續性，當鑄鐵中出現較多魏氏石墨時，在片狀石墨片的側面長出許多象毛刺一樣的小石墨片，伸入金屬基體中，對基體連續性的破壞程度進一步加劇，降低鑄鐵的抗拉強度與沖擊韌性，鑄鐵的力學性能進一步惡化。
　　3．結語
　　（1）灰鑄鐵中鋁含量為2.46%，組織中出現較明顯的魏氏石墨和極少量的鐵素體，與未加鋁灰鑄鐵相比，硬度增加25HBW，抗拉強度與沖擊韌度減小。
　　（2）隨著鋁含量進一步增加，魏氏石墨的數量和鐵素體含量也隨之增多，灰鑄鐵的硬度逐漸增大，抗拉強度與沖擊韌度逐漸下降，而且鋁對灰鑄鐵沖擊韌度的影響大于抗拉強度，灰鑄鐵的綜合力學性能變差。