灰铸铁的组织由金属基体和片状石墨组成。由于石墨的强度很低，因此灰铸铁件主要依靠基体组织承受负荷。灰铸铁按基体组织不同，分为铁素体灰铸铁、珠光体灰铸铁和铁素体加珠光体灰铸铁三类。
(1)铁素体灰铸铁。铁素体的性能是强度和硬度低，而塑性和韧性较高。所以，以铁素体为基体的灰铸铁，其力学性能及耐磨性都较低，在生产实际中应用较少，只用于某些特殊场合。
(2)珠光体灰铸铁。珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，性能优于铁素体，所以以珠光体为基体的灰铸铁，其强度、硬度及耐磨性均高于铁素体灰铸铁。
(3)铁素体加珠光体灰铸铁。这种灰铸铁以铁素体和珠光体为基体，其力学性能及耐磨性介于铁素体灰铸铁和珠光体灰铸铁之间，在生产中应用最多。
随着基体中珠光体量的增加，铸铁的力学性能及耐磨性逐渐提高，且珠光体的含量能在较大的范围内变化。
灰铸铁的性能除与基体组织有关外，还取决于其中石墨的大小、数量及分布状态，石墨的力学性能很低，硬度仅为3～5HRC，脆性大，抗拉强度及伸长率近于零。由于石墨呈片状，对基体有割裂作用，使铸铁件抗拉强度降低，其尖端又容易使零件在承受载荷时出现应力集中现象。因此，铸铁的强度、塑性及韧性比碳钢差。但是，石墨的存在却赋予铸铁许多钢所不及的性能。石墨是一种润滑剂，使灰铸铁具有良好的减摩性，并能用于制造低速轴承。石墨性脆，在切削加工过程中容易断屑，使灰铸铁具有良好的切削加工性能。石墨具有良好的吸振性，由于石墨片对基体的切割作用，破坏了基体的连续性，使铸件对来自外界的振动具有强烈的吸收作用。这一特点对于机床床身、精密仪器机身等高精度零件的制造非常有利。铸铁的缺口敏感性不显著。此外，灰铸铁还具有良好的铸造性能。
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