GCD400 全面资料（成分 / 性能 / 热处理 / 供应形式 / 应用）

GCD400 全面资料（成分 / 性能 / 热处理 / 供应形式 / 应用）

一、牌号定位（重要澄清）

首先要纠正一个常见误解：GCD400 不是钢，而是球墨铸铁。"GCD" 是韩国标准 KS D 4302《球墨铸铁件》
的牌号前缀，数字 400 代表最低抗拉强度 400 MPa。它与日本 JIS G5502 的 FCD400、中国 GB/T 1348 的 QT400-15 / QT400-18、欧标 EN 1563 的 EN-GJS-400-15、德标 GGG40、美标 ASTM A536 60-40-18

属于同一级别的可互换牌号。

韩国 2011 版标准按伸长率细分为 GCD 400-18、400-18L（低温型）、400-15 及带"A"的附铸试样型；KS D 4302-1994 旧版则直接标注 GCD 400（Rm≥400、Rp0.2≥240、δ≥12%、硬度≤201 HB）。因此，用户询问的"线材、锻件"两项在本牌号下不成立——铸铁含碳量 3% 以上，塑性变形能力不足以进行锻造或拉拔成线材，这一点下文供应形式中会专门说明。

二、化学成分（质量分数 %）

KS 标准只给出强制下限：C ≥2.5、S ≤0.02、Mg ≤0.09，其余由铸造厂按性能自行调配。实际生产的典型控制范围如下：

元素

典型范围

作用

C

3.45–3.90

石墨化核心，保证铸造流动性

Si

2.15–3.00

强石墨化元素，促进铁素体

Mn

0.20–0.66（常≤0.4）

稳定珠光体，过高降低韧性

P

≤0.08（优质件≤0.04）

有害，形成磷共晶致脆

S

≤0.02

有害，消耗球化剂

Mg

0.027–0.070

球化剂残留，决定石墨球化率

RE（稀土）

0.02–0.04

辅助球化、抗干扰元素

碳当量 CE

4.3–4.6

决定缩松倾向的关键工艺参数

铁素体化退火时要求球化率 ≥80%（优质件 ≥90%），石墨以 ISO 945 的 V、VI 型为主。

三、机械性能

以 EN-GJS-400-15 / QT400-18 同级别典型值：

• 抗拉强度 Rm：≥400 MPa（实测常在 428–474 MPa）
• 屈服强度 Rp0.2：≥250 MPa（实测 287–336 MPa）
• 断后伸长率 A：15%–22%（400-18 牌号保证 18%）
• 布氏硬度：130–180 HB
• 弹性模量：165–170 GPa（明显低于钢的 210 GPa）
• 疲劳强度（Wöhler）：约 195 MPa
• 断裂韧性 K_IC：约 30 MPa·m^1/2
• 抗压强度：约 700–1200 MPa，高于抗拉
• 冲击功：常温 ≥12 J；−20 ℃ 可达 ≥20 J；−40 ℃ 级需控 P≤0.04% 并加 Ni 0.5%–1.0%

注意壁厚效应：断面增大后心部性能衰减，61–200 mm 段 Rm 降至 370 MPa、A 降至 11%–12%。

四、物理性能

密度 7.1–7.3 g/cm³（低于钢的 7.85）；比热容 515 J/(kg·K)（20–550 ℃）；热导率 36.2 W/(m·K)（300–330 ℃）；线膨胀系数 12.5×10⁻⁶/K（20–400 ℃）；电阻率约 0.5 μΩ·m；熔点 1150–1250 ℃；使用温度范围约 −100 ℃ 至 400 ℃（ISO 建议 <500 ℃）。

五、热处理工艺

GCD400 以铸态或铁素体化退火态供货为主：

• 去应力退火：550–600 ℃ 保温 4–8 h，炉冷至 200 ℃ 空冷，消除 80–120 MPa 铸造残余应力，机床床身、阀体必做。
• 低温石墨化退火：720–760 ℃ 保温 3–6 h，炉冷至 600 ℃ 出炉空冷，使珠光体转为铁素体。
• 高温石墨化退火：900–950 ℃ 保温 2–4 h 分解自由渗碳体，再转入 720–760 ℃ 保温 3–6 h 炉冷（≤50 ℃/h 通过 760–690 ℃ 区间），可得铁素体 ≥90%、伸长率 ≥18%。
• 正火：880–920 ℃ 空冷/风冷，获得珠光体基体提强度——但这是 QT600-3/700-2 的路线，GCD400 一般不用，除非客户要求提高硬度。
• 调质：860–900 ℃ 油淬 + 550–650 ℃ 回火，得回火索氏体 + 球状石墨，用于综合受力件。
• 等温淬火（ADI）：奥氏体化后快冷至 250–380 ℃ 盐浴等温，可得 900–1400 MPa 级性能。

六、供应形式

主流是铸件：砂型、树脂砂、消失模、离心铸造（球墨铸铁管），按图纸定制。

成熟的第二种形态是水平连铸铸铁型材：圆棒 Φ20–650 mm、方/矩形 25×25–300×300 mm、板材宽幅可达 500 mm，以及半圆、正多边形、异型截面。市场也常见"球墨铸铁圆棒/圆钢、板料、方条"按公斤零售，用于液压阀块、跟刀架滑板、玻璃模具等。

必须明确提示：铸铁不能进行锻造，也没有热连线材产品。若供应商宣称可供"GCD400 锻件/线材"，应核实其是否为其他材料冒用牌号，或指铸造成型的毛坯件。

七、应用领域

汽车与农机：曲轴、凸轮轴、转向节、轮毂、差速器壳、悬挂臂、犁铧与犁柱；通用机械：阀体、泵壳、高低压气缸、液压阀块、齿轮箱壳体、压缩机机体；能源与基建：风电轮毂、轨道交通部件、输电线路钢帽、球墨铸铁管与管件、井盖与格栅；机床：床身、立柱、工作台。

八、材料优势与局限

优势：① 韧性突出——球状石墨消除应力集中，伸长率 15%–22%，冲击韧性是灰铸铁的 5–10 倍，且低温脆性转变温度低；② 屈强比约 0.6，接近碳钢水平，可"以铸代锻"，复杂几何件总成本较钢件低 20%–40%；③ 铸造流动性好、减振性优于钢、切削性优异（球状石墨断屑、刀具磨损低，加工效率比灰铁高 20%–30%）；④ 耐压致密、可气密性检验；⑤ 可用特殊焊条焊接修补。

局限：强度上限低于钢，不能锻造/轧制；硬度低、耐磨性差，感应或火焰淬火能力低（不宜做摩擦面，需氮化）；耐蚀性一般，须做涂层防护；壁厚敏感，大断面需工艺补偿；长期使用温度不超过 400–500 ℃。