关于高镍奥氏体球墨铸铁充满度的验证1C
铸造技术2009年第9期
高镍奥氏体球墨铸铁饱和度和碳当量的验证
程武超赵新武党波涛靳宝
(西峡县内燃机进排气管有限责任公司河南西峡474500)
摘要用不同的饱和度和碳当量的铁液浇注不同厚度的高镍奥氏体球墨铸铁试块，从金相组织、力学性能上对高镍奥氏体球墨铸铁的饱和度和碳当量进行了验证。事实证明，饱和度A 超过4.9时，在不同的厚度上仍能得到球化率和力学性能合格的铸件。当碳当量取较高值时，降低了铁液的液相线温度，熔炼温度随之下降，反过来又减少了高温熔炼带来的不利影响。在不产生冷隔的前提下，为降低浇注温度创造了条件。较高的碳当量有利于凝固过程的石墨化膨胀所产生的自补缩效果，可以减少缩松和缩孔缺陷。
关键词饱和度球化率力学性能缩松和缩孔
中图分类号：TG143.5 文献标识码：A 文章编号：100-8365（2009）19-1097-05
V erification of Austenite nodular cast iron
Saturation and Carbon Equivalent
CHENG Wu –chao, ZHAO Xin-wu, DANG Bo-tao, JIN Bao
(Xixia Intake & Exhaust Manifold Co., Ltd, Xixia 474500 China)
Abstract: Austenite nodular cast iron test block with different thickness were cast from different saturation and CE，and the saturation and CE were verified by microstructure and mechanical properties. It proves that qualified castings with different thickness in nodularity and mechanical properties are still obtained when the saturation (A) value exceeds 4.9. Adopting high value of CE can low the liquidus temperature of molten iron, which makes the melting temperature decrease, and it conversely reduces detrimental affect for high temperature melting. Under the precondition that no cold shut occurs, it creates conditions to decrease pouring temperature. Higher CE is helpful to improve the self-feeding ability of graphitizing expansion during solidification process, and to reduces casting defects, such as shrinkage and blowhole. Keywords: Saturation; Nodularity; Mechanical properties; shrinkage and blowhole 高镍奥氏体球墨铸铁是耐高温、耐腐蚀、抗氧化性能较好的铸铁材料。目前已成为排气歧管的首选材料，但是受充满度的影响，不少生产厂家不敢越雷池一步。特别是初次生产这种材质的厂家，试制中一旦出现碎块状石墨，就误认为是充满度过高造成的。为了获得较好的基体组织，总是在充满度上做文章，结果适得其反。当把A压的过低的时候，CE随之下降，铁液的流动性下降，缩松、缩孔缺陷更加严重；产生了恶性循环。使这种材料的正确应用受到了影响。据资料介绍，高镍奥氏体球铁中的碳、硅、镍含量必须满足饱和度公式：
A≥TC%＋0.2Si%＋0.06Ni%
式中A称为饱和度，当铁液中的碳、硅、镍大于某一极限值(饱和度A)时则石墨形态就呈碎块状分布；奥氏体枝晶发达，铁液流动性差，补缩困难，极易产生缩松、缩孔缺陷。有资料介绍A不能大于4.4⑴⑵。本文通过试验证明饱和度A≥4.4,甚至超过4.9时，在不同厚度的试块上仍能得到球化率和力学性能合格的铸件。在较高的碳当量下由于石墨化膨胀所产生的自补缩效果，减少了缩松和缩孔缺陷。现以高镍奥氏体球墨铸铁D5S的铸造工艺为例对上述观点进行阐述。
作者简介：程武超（河南西峡人），高级工程师，铸造工艺研究。
1材料要求
1．1 化学成分见表1
奥氏体球墨铸铁化学成分（D5S）w(%)
Chemical composition of Austenite nodular cast iron (D5S) Table 1
注:ASTM A439-83 C≤2.3. DIN1694-1981 C≤2.0. ISO 2892：2007 C≤2.0. 意大利标准C≤2.4. 1．2 力学性能见表2
奥氏体球墨铸铁力学性能（D5S）
Mechanical properties of Austenite nodular cast iron (D5S) Table 2
1．3 理化指标
基体组织：奥氏体＋少量晶界碳化物+球状石墨。石墨类型：球状。石墨大小5～6。球化率：≥80%。
2工艺分析
从表1中可以看出C在不同国家所定标准是不一样的。按照饱和度学说，无论采用哪个标准，饱和度很容易超过4.4。造成石墨形态恶化。我们刚开始采用的是DIN标准，按C ≤2.0.来配制炉料。Si、Ni取下限。即便如此，饱和度也在5.0左右。当我们生产菲亚特产品时，按照标准C≤2.4。在制定工艺文件时，把C确定在≤2.3。生产中实测化学成分见表3。
按照公式CE=C%+0.33(Si%)+0.047(Ni%)-0.0055(Si%)(Ni%)。CE计算结果见表3。
按照公式CE=15.7826-0.0096575T1T1的计算结果见表3。
生产中实测化学成分
从计算结果可以看出，1～4次试验饱和度在4.95～5.15范围内波动，CE在4.35 ～4.44范围内波动。T1在1174℃～1192℃范围内波动。5～8次试验饱和度在5.27～5.31范围内波动,CE在4.49～4.62范围内波动。T1在1156℃～1170℃范围内波动。在保证化学成分的前提下饱和度相差0.36，CE量相差0.27，温度相差36度。当然T1是推算结果。在实际生产中由于采用了较高的碳当量，铁液的流动性提高了，并且熔炼温度从最初的1680℃下调到
1620℃。在生产涡轮壳产品时甚至出炉温度在1575℃，浇注温度低于1500℃，残留镁量≤0.09%（质量分数）的情况下，同样生产出了金相组织和力学性能合格的铸件。
3试验方法
3．1阶梯形试块见图1。
图1 阶梯状试块
Figure 1 Stepped test block
为了验证在不同厚度、不同饱和度、不同碳当量、不同温度下的球化效果和力学性能，我们制作了阶梯形试块。试验在生产高镍产品时进行。试块厚度6mm、12mm、24mm、36mm。试块的球化处理工艺与产品相同（原铁液碳高，硅低。包底用75硅铁覆盖，硅锶孕育剂二次孕育）。出炉温度1620℃，包头浇注温度1530℃，包尾浇注温度1460℃。饱和度5.19。碳当量4.46。推算出液相线温度T11172℃。包头、包尾各浇一箱。随流孕育。冷却后分别对6mm、12mm、24mm、36mm的部位解剖后检测球化率。任取5个视场取其平均值。见表4。不同壁厚的球化率
在包尾测试温度较低的情况下，仍然生产出了5mm厚的薄壁铸件。见图2。
图2 高镍产品
Figure 2 High nickel product
从表4 包头、包尾的球化率来看，随着试块厚度的增加，球化率有所下降，从图3的图片可以看到36mm处已有团絮状石墨出现。但笔者认为这不是充满度过高造成的。这种现象符合球墨铸铁的凝固规律。球化处理一旦结束，球化衰退已经开始了，随着时间的推移非球状石墨会越来越多。从表中可以看出球化率随着厚度的增加而逐渐下降。也可以说当残留镁量相同时，越厚的地方，凝固时间越长；球化率就越低。由于包头的残留镁量高，浇注温度也高，凝固缓慢。包尾的残留镁量低，浇注温度也低，凝固较块。使得包头包尾的球化
率在规定的时间内都在要求的范围。以上分析可以这样认为，残留镁量、浇注温度、凝固时间、球化率都建立了一一对应的关系。
包头6mm壁厚球化率94% 包头36mm壁厚球化率84%
包尾6mm壁厚球化率92% 包尾36mm壁厚球化率82%
图3 同一包铁水浇铸的试块
Figure 3 Produce test block with the same ladle of molten iron
3．2 对高碳当量的认识
按照上述成分设计，饱和度A是5.19。碳当量CE为4.46%。从铸件加工、解剖和X 光探伤未发现缩松。为什么饱和度A超过4.4而未出现缩松呢?本文认为饱和度A是受多种因素影响的数值，如壁厚大小，温度高低，合金的用量，合金的选用，凝固速率等⑶。高的碳当量可降低浇注温度，提高铁水的流动性，采用多次孕育不但细化了组织，提高了球化率，而且可以消除缩松。实践证明，高镍奥氏体球墨铸铁具有和普通球铁类似的凝固特性，同样适合采用高温出炉，低温浇注，高碳低硅大孕育量的球化处理工艺。利用石墨化膨胀产生的自补缩效果，特别是在提高冒口径处的球化率方面，利用均衡凝固技术⑷能达到非常满意的效果。见图4。通过前后冒口径的改变，完全消除了缩松。由于冒口径厚度的改变，加快了冒口径的冷却速度，使球化率明显提高。见图5。通过以上分析可以说高镍奥氏体球墨铸铁
较低的碳当量，厚冒口颈（缩松严重）较低的碳当量，薄冒口颈（没有缩松）
图4 工艺更改前后的比较
Figure 4 Comparison of pre and post technology change
的饱和度的理论按现在的球化处理工艺应该重新认识。
冒口颈球化率78.7%（ISO标准）冒口颈球化率89%（ISO标准）
图5 工艺更改前后的比较
Figure 5 Comparison of pre and post technology change
3．3不同炉料的分析
应该说高镍奥氏体球墨铸铁对炉料的要求是比较严格的，特别是对微量元素特别敏感。为了消除微量元素的影响，配制炉料采用南非生铁，生产正常。由于南非生铁价格昂贵，
图6 冒口放置处
Figure 6 Riser location
我们试图用林州产的Q10生铁。生产过程中我们发现在厚壁放置冒口处（见图6）有片状石墨。见图7。改用南非生铁后在同一部位也曾发现有片状石墨。见图7。通过加强炉料的管理，防止蠕铁、球铁炉料的混入对防止这种现象的产生起到了一定的作用。后改用优质废钢加增碳剂的方法彻底克服了这种球墨和片墨共存现象。
Q10生铁球化率86%(有片墨) 南非生铁球化率90%(有片墨)
图7 不同生铁均有片状石墨
Figure 7 Flake graphite exist in all kinds of pig iron
3．4 残留镁量的影响
残留镁量的高低对球化效果影响很大，奥氏体球墨铸铁的残留镁量高多少？低多少？没有统一的规定。只有霍尼威尔在涡轮壳产品中规定残留镁量≤0.09%（质量分数）。但从霍尼威尔的验收标准中可以看到厚壁处的碎块状石墨，只有在薄壁处才能见到球化率90%（ISO标准）的基体组织。事实上要求铁液中的残留镁量≤0.09%并保证球化率较高，在工艺上是有难度的。但是配制较高的碳当量，能降低液相线温度；尽而降低了球化处理温度，
为降低熔炼温度（出炉温度）创造了条件。较低的球化处理温度又减少了处理过程镁的烧损。高的碳当量不但提高了铁液流动性，温度的降低反过来又促使凝固速率的加快，因此在残留镁量较低的情况下，仍能得到球化良好的金相组织。这个过程是相辅相成的，互为影响的良性循环。需要指出的是，浇注过程需要用硅锶孕育剂孕育，孕育剂的质量以及微量有害元素的含量都要严格控制。镍镁合金和硅镁合金中氧化镁的含量也要严格控制，MeO越低越好。使用龙南县龙钇重稀土材料有限公司的镍镁合金，该合金含镁量20%，采用真空熔炼技术，MgO含量小于0.05%，杂质少，成分均匀。球化处理非常稳定。
3．5不同厚度的力学性能见表5
在文献⑵中讲到液相线温度与抗拉强度的关系，要保证抗拉强度大于400MPa的概率达到99%，1203℃～1226℃就是要求的控制范围。根据我们在实际生产中测得的碳当量最高达到了4.62%，此时的液相线温度在1170℃。我们对不同厚度的试块进行了力学性能测试，试棒直径8mm。见表5。力学性能完全达到了材料要求，且抗拉强度超过400MPa的概率达到了百分之百。
不同厚试块的力学性能（铸态）
4结论
饱和度学说是在上个世纪60年代提出的理论，是在当时的处理工艺还不完善的情况下提出来的。随着镍镁合金、硅镁合金以及硅锶孕育剂的使用，特别是真空熔炼技术的应用，使合金的质量得到了很大的提高。球化处理技术日趋完善。因此饱和度学说已经发展了。受饱和度4.4的限制，碳当量也被限制在较低的范围。事实上产生缩松的原因正是碳当量较低铁液流动性差的缘故。实践证明高镍奥氏体球墨铸铁具有和普通球铁类似的凝固特性，均衡凝固技术也适用于高镍奥氏体球墨铸铁。采用宽、薄、短冒口径利用石墨化膨胀产生自补缩作用消除缩松，提高球化率。材料的力学性能随着碳当量的提高而提高了。
⑴I. Karsay.R.D.Schelleng. Nickel alloyed austenitic ductile iron graphire structures. AFC Transactions. VOL.69(1961)725-730.
⑵高镍奥氏体球墨铸铁质量的炉前在线控制张宇辉华勤闫永生≤造型材料≥2005年第1期
⑶高镍D5B奥氏体球铁排气管的生产工艺赵新武≤铸造技术≥2008.11.
⑷.铸件均衡凝固技术及其应用魏兵、袁森、张卫华北京:机械工业出版社 1998.
关于高镍奥氏体球墨铸铁充满度的验证1C
铸造技术2009年第9期 高镍奥氏体球墨铸铁饱和度和碳当量的验证 程武超赵新武党波涛靳宝 (西峡县内燃机进排气管有限责任公司河南西峡474500) 摘要用不同的饱和度和碳当量的铁液浇注不同厚度的高镍奥氏体球墨铸铁试块，从金相组织、力学性能上对高镍奥氏体球墨铸铁的饱和度和碳当量进行了验证。事实证明，饱和度A 超过4.9时，在不同的厚度上仍能得到球化率和力学性能合格的铸件。当碳当量取较高值时，降低了铁液的液相线温度，熔炼温度随之下降，反过来又减少了高温熔炼带来的不利影响。在不产生冷隔的前提下，为降低浇注温度创造了条件。较高的碳当量有利于凝固过程的石墨化膨胀所产生的自补缩效果，可以减少缩松和缩孔缺陷。 关键词饱和度球化率力学性能缩松和缩孔 中图分类号：TG143.5 文献标识码：A 文章编号：100-8365（2009）19-1097-05 V erification of Austenite nodular cast iron Saturation and Carbon Equivalent CHENG Wu –chao, ZHAO Xin-wu, DANG Bo-tao, JIN Bao (Xixia Intake & Exhaust Manifold Co., Ltd, Xixia 474500 China) Abstract: Austenite nodular cast iron test block with different thickness were cast from different saturation and CE，and the saturation and CE were verified by microstructure and mechanical properties. It proves that qualified castings with different thickness in nodularity and mechanical properties are still obtained when the saturation (A) value exceeds 4.9. Adopting high value of CE can low the liquidus temperature of molten iron, which makes the melting temperature decrease, and it conversely reduces detrimental affect for high temperature melting. Under the precondition that no cold shut occurs, it creates conditions to decrease pouring temperature. Higher CE is helpful to improve the self-feeding ability of graphitizing expansion during solidification process, and to reduces casting defects, such as shrinkage and blowhole. Keywords: Saturation; Nodularity; Mechanical properties; shrinkage and blowhole 高镍奥氏体球墨铸铁是耐高温、耐腐蚀、抗氧化性能较好的铸铁材料。目前已成为排气歧管的首选材料，但是受充满度的影响，不少生产厂家不敢越雷池一步。特别是初次生产这种材质的厂家，试制中一旦出现碎块状石墨，就误认为是充满度过高造成的。为了获得较好的基体组织，总是在充满度上做文章，结果适得其反。当把A压的过低的时候，CE随之下降，铁液的流动性下降，缩松、缩孔缺陷更加严重；产生了恶性循环。使这种材料的正确应用受到了影响。据资料介绍，高镍奥氏体球铁中的碳、硅、镍含量必须满足饱和度公式： A≥TC%＋0.2Si%＋0.06Ni% 式中A称为饱和度，当铁液中的碳、硅、镍大于某一极限值(饱和度A)时则石墨形态就呈碎块状分布；奥氏体枝晶发达，铁液流动性差，补缩困难，极易产生缩松、缩孔缺陷。有资料介绍A不能大于4.4⑴⑵。本文通过试验证明饱和度A≥4.4,甚至超过4.9时，在不同厚度的试块上仍能得到球化率和力学性能合格的铸件。在较高的碳当量下由于石墨化膨胀所产生的自补缩效果，减少了缩松和缩孔缺陷。现以高镍奥氏体球墨铸铁D5S的铸造工艺为例对上述观点进行阐述。 作者简介：程武超（河南西峡人），高级工程师，铸造工艺研究。
球化剂
球化剂 铸态多元素复合型球化剂 牌号化学成分(CHEMICAL COMPOSITION)% Code No. Mg Re Ca Si AL Ba Sb Fe KEF-40 4.0-5.0 1.5-2.0 1.5-2.0 38-46 ≤0.8balance KEF-50 5.0-6.0 1.5-2.0 1.5-2.0 38-46 ＜1.0 balance KEF-60 6.0-7.0 1.6-2.4 2.0-3.0 38-46 ＜1.0 balance KEF-60-S 6.0-7.0 1.6-2.4 2.0-3.0 38-46 ＜1.0 适量balance KEF-70 7.0-8.0 2.0-3.0 2.3-3.0 38-46 ＜1.0 balance KEF-70-A 7.0-8.0 2.0-3.0 2.3-3.0 38-46 ＜1.0 适量 KEF-8.0 8.0-9.0 2.5-3.5 2.0-3.0 38-46 ＜1.0 balance 产品成份、粒度及包装可按客户要求调整。 标准粒度：5-25mm 10-30mm 15-40mm 包装：25Kg/500Kg/1000Kg袋装. 特点：成分控制稳定，MgO含量低，反应平稳，Mg吸收率高，使用安全 Chemical compositions,size and package could be adjusted upon request. Standard Size:5-25mm 10-30mm 15-40mm. Package :25Kg,500Kg,1000Kg.In PP bags Charactenristics:Stable composition low MgO content,Reaction in moderation,high absorptivity,Used safely 大断面球铁专用球化剂 厚大球铁件因为冷却速度慢,凝固时间长,易产生球状石墨大小不均,石墨球粗大及球化衰退等缺陷,需要抗衰退性能好的球化剂.另外厚大球铁件的铁水处理温度一般来说要比普通球化剂低,需要球化剂的反应性能好,否则容易产生铁水粘度大,表面氧化膜厚重,甚至合金粘包底等不良倾向．针对以上情况，我公司推出了大断面球铁专用型球化剂 化学成分％ 牌号 Mg Re Ca Ba Si 微量元素Fe KEF-A 6.5-7.5 适量 2.2-2.8 适量38-43 适量余量KEF-B 7.0-9.0 适量 2.4-3.2 适量38-44 适量余量 KEF系列冲入法用合金的标准推荐加入量
高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气歧管及铸造方法
高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气歧管及铸造方法 技术领域 本发明属于汽车排气歧管技术领域，具体涉及高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气歧管及铸造方法。 背景技术 随着社会经济条件的发展，市场上不断涌现中、高档轿车，其马力和排放量对汽车零部件的工作条件要求越来越高，如传统排气歧管的工作温度超过900℃，特别在热、冷交变的工作条件下，排气歧管的强度和塑性差，容易造成变形和开裂，致使发动机工作压力不够，而影响轿车的速度，严重时造成发动机工作失灵，不能满足汽车工业的发展，因此对材料选择要求量体裁衣。 高镍奥氏体球墨铸铁因为有其良好的耐腐蚀、耐高温抗氧化性，生产操作中无辐射，无毒害等多种优点，在美国，德国，英国等西方发达国家已部分运用到汽车关键零部件生产。由于高镍奥氏体球墨铸铁铁液表面张力大，收缩倾向大，降温快，流动性差的特点，将其用于汽车排气歧管存在由于排气歧管壁薄，结构复杂，热节部位多，铸件最易出现缩孔，缩松，浇不足和冷隔缺陷。因此高镍奥氏体球墨铸铁在汽车排气歧管的铸造技术在国内外还 发明内容 为解决上述铸造技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气歧管及其铸造方法，用高镍奥氏体球墨铸铁铸造的汽车排气歧管具有良好的耐腐蚀性，耐热性，耐热冲击性和
热延展性的。 为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：利用高镍奥氏体球墨铸铁代替现有的铸铁铸造成的汽车排气歧管。 其铸造工艺步骤为制芯、造型、合型、熔炼铁液、浇注、开箱落砂和清理入库，其中： l、制芯：采用低氮高强度覆膜砂，覆膜砂的强度≥3．4Mpa，低发气≤14m／g：排气歧管的内砂芯为内流通砂芯，外腔砂芯在两管卡档处位置镶冷铁： 2、造型：覆膜砂芯组合成型后，采用大孔流量浇注系统工艺，利用侧冒口补缩，由潮模砂提供浇注时的静压头： 3、熔炼铁液：熔炼温度1600～1700℃；采用镁硅合金为球化剂进行球化处理，镁硅合金球化剂的加入量为O．9-1．29／6；用硅铁孕育剂在包内孕育一次，硅铁孕育剂的加入量为0．3-0．5％，用硅锶孕育剂在浇注瞬时再次孕育，硅锶孕育剂的加入量为0．13-0．16％：出炉温度为1650℃～1690℃。 4、浇注工艺 采用大流量、高温快浇的工艺，浇注首箱温度≤1560℃，浇注末箱温度≥1470℃。 采用上述技术方案的有益效果是：高镍奥氏体球墨铸铁具有良好的耐腐蚀性、耐高温性、抗氧化性、延展性、无辐射等特性，运用于制造汽车排气歧管上，可使排气歧管具有良好的耐腐蚀性，耐热性，耐热冲击性和热延展性，可以满足中、高档轿车其马力和排
球墨铸铁标准
标准 CXB01-2014 南乐县昌盛线路器材有限公司 线路器材球铁件 1.主题内容与适用范围 本标准规定了线路球铁件采用的国家标准和客商要求的美国标准，球铁牌号和技术条件。 本标准适用于砂型铸造的球墨铸铁件。 2.线路球墨铸铁件使用标准和牌号 GB1348-1988 单铸试块的力学性能。附表1 ANSI/ASTM A536-84 球墨铸铁件标准 附表2 球墨铸铁的拉伸性能（单铸试样）
GB1412-85 球墨铸铁用生铁附表3 GB9941-88 球化分级附表4 珠光体数量分级(GB9941-88) 附表5
热镀锌标准： ANSI/ASTMA-153CLASSA,锌层平均厚度不小于86um,最薄厚度不小于70um. 3.技术要求。 生产方法：线路球墨铸铁件采用国标生铁，中频感应电炉熔炼，出铁温度控制在1570℃~1610℃冲入法球化，二次孕育，湿砂型浇注或覆膜砂壳型浇注。开箱温度不超过550℃，砂轮机清除冒口残根，履带式抛丸清理机清理表面。热镀锌表面处理，其锌层平均厚度不小于86um.出口箱包装，汽车运输至北京帕尔普线路器材有限公司。 机械性能：本线路件以机械性能的抗拉强度和延伸率以及客商提供的图纸要求为验收依据，屈服点，硬度为参考，但必须在工艺控制上符合本标准的牌号规定。 化学成分：化学成分不作为验收依据，是工艺控制的重要指标，依据美国帕尔普公司的建议，推荐化学成分如下： 附表6 建议化学成分 球化级别和基体组织：本产品依据客商提供图纸的要求，球化级别为1-2级，最低不低于3级。符合GB9941-88的规定，石墨球数不小于100，符合GB9941-88的规定。其基体组织及硬度依据美国帕尔普线路器材有限公司建议推荐如下： 附表7 建议基体组织及硬度
球墨铸铁(精)
球墨铸铁 在河南巩县铁生沟西汉中、晚期的冶铁遗址中出土的铁 ，经过金相检验，具有放射状的球状石墨，球化率相当于现代标准一级水平。而现代的球墨铸铁则是迟至1947年才在国外研制成功的。我国古代的铸铁，在一个相当长的时期里含硅量都偏低，也就是说，在约2000年前的西汉时期，我国铁器中的球状石墨，就已由低硅的生铁铸件经柔化退火的方法得到。这是我国古代铸铁技术的重大成就，也是世界冶金史上的奇迹。 球墨铸铁以其优良的性能，在使用中有时可以代替昂贵的铸钢和锻钢，在机械制造工业中得到广泛应用。国际冶金行业过去一直认为球墨铸铁是英国人于1947年发明的。西方某些学者甚至声称，没有现代科技手段，发明球墨铸铁是不可想象的。1981年，我国球铁专家采用现代科学手段，对出土的513件古汉魏铁器进行研究，通过大量的数据断定汉代我国就出现了球状石墨铸铁。有关论文在第18届世界科技史大会上宣读，轰动了国际铸造界和科技史界。国际冶金史专家于1987年对此进行验证后认为：古代中国已经摸索到了用铸铁柔化术制造球墨铸铁的规律，这对世界冶金史作重新分期划代具有重要意义。 1947年英国H． Morrogh发现，在过共晶灰口铸铁中附加铈，使其含量在0．02wt%以上时，石墨呈球状。1948年美国A． P． Ganganebin等人研究指出，在铸铁中添加镁，随后用硅铁孕育，当残余镁量大于0．04wt%时，得到球状石墨。从此以后，球墨铸铁开始了大规模工业生产。 球墨铸铁作为新型工程材料的发展速度是令人惊异的。1949年世界球墨铸铁产量只有5万吨，1960年为53．5万吨，1970年增长到500万吨，1980年为760万吨，1990年达到915万吨。2000年达到1500万吨。球墨铸铁的生产发展速度在工业发达国家特别快。世界球墨铸铁产量的75%是由美国、日本、德国、意大利、英国、法国六国生产的。 我国球墨铸铁生产起步很早，1950年就研制成功并投入生产，至今我国球墨铸铁年产量达230万吨，位于美国、日本之后，居世界第三位。适合我国国情的稀土镁球化剂的研制成功，铸态球墨铸铁以及奥氏体-贝氏体球墨铸铁等各个领域的生产技术和研究工作均达到了很高的技术水平。 （1）铸态珠光体球墨铸铁曲轴和铸态铁素体球墨铸铁汽车底盘零件分别在我国第二汽车厂、南京汽车厂和第一汽车厂相继投产。这标志着我国铸态球墨铸铁生产达到了较高水平。与之相适应的包外脱硫、双联法熔炼、瞬时孕育、孕育块技术以及音频检测和热分析快速分析等技术的采用，则标志着我国大量流水生产汽车铸件的技术水平与国际先进水平的差距正在缩小。 （2）试验研究了大断面（壁厚大于120mm）球墨铸铁的冶金因素以及相应的生产工艺措施。采用适量的钇基重稀土复合球化剂、强制冷却、顺序凝固、延后孕育，必要时添加微量锑、铋等可防止球墨铸铁件中心部位的石墨畸变和组织疏松等，现已成功地制作了38吨重的大型复杂结构件，17．5吨重的柴油机体、截面为805mm的球墨铸铁轧辊等。 （3）奥氏体-贝氏体球墨铸铁的研究与应用。20世纪70年代初，几乎同时中国、美国、芬兰3个国家宣布研究成功了具有高强度、高韧性的奥氏体-贝氏体球墨铸铁（国际上统称ADI），这种材质的抗拉强度达1000MPa，因此它广泛应用于齿轮以及各种结构件，与合金钢相比，奥-贝球墨铸铁具有显著的经济效益和社会效益。 （4）球墨铸铁管和水平连续铸造球墨铸铁型材。我国已相继建成几个球墨铸铁管厂，且近几年还将有几个球墨铸铁管厂建成。2000年，我国年产离心铸造球墨铸铁管达90万吨。此外，我国自行研制的水平连续铸造球墨铸铁型材生产线已通过国家鉴定，并已有多家企业投产。再加上我国引进的一条生产线，至2002年，我国年产球墨铸铁型材的能力达数万吨。 （5）系统地测定了稀土镁球墨铸铁的力学性能及其他性能，为设计人员提供了有关数据。测定了稀土镁球墨铸铁的比重、导热性、电磁性等物理性能，结合金相标准研究了石墨和基体组织对球墨铸铁性能的影响规律。系统地测定了铁素体球墨铸铁在常温、低温、静态和动态条件下的各种性能。此外，还研究了稀土镁球墨铸铁的应力应变性能、小能量多冲抗力和断裂韧性，并开始用于指导生产。结合球墨铸铁齿轮的应用，还系统地研究了球墨铸铁的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，以及球墨铸铁齿轮的点蚀、剥落机理等。 （6）稀土镁球墨铸铁。在高强度低合金球墨铸铁方面，除了对铜、钼研究较多外，还对镍、铌等进行了研究。在利用天然钒钛生铁制作钒钛合金球墨铸铁方面，国内一些单位进行了大量、系统的工作。中锰球墨铸铁虽然在性能上不够稳定，但多年来的系统研究与生产应用，取得了显著的经济效益。 在耐热球墨铸铁方面，除了中硅球墨铸铁以外，系统研究了Si+Al总量对稀土镁球墨铸铁抗生长能力的影响。我国研制的RQTAL5Si5耐热铸铁用作耐热炉条的使用寿命是灰铸铁的3倍，是普通耐热铸铁的2倍，并与日本Cr25Ni13Si2耐热钢的使用寿命相当。 高镍奥氏体球墨铸铁方面也取得了进展，它在石油开采机械、化工设备、工业用炉器件上均取得了成功的应用。 在耐酸球墨铸铁方面，我国生产的稀土高硅球墨铸铁比普通高硅铸铁的组织细小、均匀、致密，由此，抗蚀性能提高了10%~90%，并且其机械强度也有显著改善。
球化剂使用
球化剂的使用 为了叙述方便，本文按以下类型划分。 4、1熔炼条件 冲天炉熔制球铁，在我国约有80%比例的企业采用，因为冲天炉铁水温度低、含硫及其他杂质高，需要球化剂较强的脱硫和去渣能力，因此宜选用高牌号的球化剂，如FeSiMg10Re7,FeSiMg8Re7,FeSiMg8Re5；而对于电炉或者“双联”铁水熔制球铁，较常用低稀土低镁含量的球化剂，如含Mg1-6、Re4-8的球化剂。 4、2铸件厚薄大小 不同壁厚、不同重量的铸件因为其凝固冷却条件不一致，那么对球化剂的选择也不能一样。对于薄壁小件，凝固快、过冷度大，适宜球状石墨生长，同时也很容易出现碳化物，增加白口倾向，当残余镁超过0.07%时，更易产生碳化物，因此宜选用低稀土、低镁球化剂；而对于厚大断面球铁件(壁厚在100mm以上)，由于中心部位凝固速率小，存在球化衰退现象，易选用高牌号球化剂或者提高球化剂加入量(比一般球铁的残余镁含量高0.01—0.02%)。但是残留稀土过高也会引起爆裂装石墨和反白口现象，因此又有研究在铁水中加入少量反球化元素(如0.005%的锑，或者铋、锡)来中和过量的稀土元素。还有就是选择钇基重稀土球化剂，它比铈系球化剂抗衰退能力强，白口倾向也小。 4、3珠光体和铁素体铸件
影响球铁组织中珠光体含量的主要因素有凝固组织特点、通过共析区冷却速率、碳硅含量、合金元素种类和含量等。凝固组织中石墨球少、尺寸大，不利于碳的充分扩散，有利于增加珠光体，减少铁素体；奥氏体含炭量高、铸件冷却速率大都有增加珠光体的倾向。选用含有铜、锑或镍的球化剂或在铁水中加入铜、锑、镍、锡等元素，都可以稳定珠光体组织。而对于铁素体球铁一定要控制这些元素的含量，另外，由于稀土元素增加铁水的过冷倾向，生产铁素体铸件时，适宜选用稀土含量低的球化剂(Re含量不宜高于5%)。 5、球化剂应用不当造成的常见缺陷 铸件缺陷诸如夹杂、孔洞、裂纹(指气孔、锁孔、裂纹、冷隔等)常常影响着铸件的力学性能、物理和化学性能、加工性能，决定了铸件的质量高低。球铁件几乎可能产生所有的铸造缺陷，但由于其生产方式、结晶规律、铸造性能和其他铸造合金不同，导致球铁常出现一些特有的缺陷。 那么与球化剂有关的球铁件缺陷，或者说由于球化剂的因素引起球铁件缺陷有哪些? 本文研究表明，几乎所有的球铁件缺陷都与球化剂有关。这主要有以下几方面： (1)石墨球异化：石墨球异化出现不规则石墨，如团块状、蝌蚪状、蠕虫状、角状或其他非圆球状。这是由于球状石墨沿辐射方向生长时，局部晶体生长模式和生长速率偏离正常生长规律所致。铸件中残余球化元素量超出应有范围时，如残余镁太高，超过了保持石墨球
6高镍奥氏体球墨铸铁综述
高镍奥氏体球墨铸铁综述 赵新武张居卿 （西峡县内燃机进排气管有限责任公司河南西峡474500）摘要：本文对高镍奥氏体球墨铸铁的化学成分、金相组织、力学性能、热处理、使用要求及其工艺控制要点进行了综述。打破了传统的“充满度”理论，利用较高的“碳当量”，获得了理想的效果。 关键词：充满度碳当量热处理 高镍奥氏体球墨铸铁因其具备优异的抗热冲击性、抗热蠕变性、耐蚀性、高温抗氧化性以及低的热膨胀性和低温冲击韧性，在国内外被广泛用于制造海水泵、阀、增压器壳体、排气管、气门座等耐热、耐蚀的零部件产品。奥氏体球墨铸铁具有原子紧密堆积的面心立方晶格结构，在常温下具有稳定的奥氏体组织，具有比普通球墨铸铁和硅钼球墨铸铁都高的热化学稳定性。应用前景十分广阔。 此处所说的高镍奥氏体球墨铸铁是指含镍量大于12%，在铸态下获得奥氏体基体，石墨呈球状的铸铁。是球墨铸铁的特殊品种。 在“铸造技术标准手册”（2004年5月版）中把高镍奥氏体球墨铸铁列为耐蚀铸铁。 高镍奥氏体球墨铸铁在750℃左右仍有良好的抗氧化能力和令人满意的力学性能，特别重要的是，由于其基体组织为奥氏体，在临界温度附近没有相变，因而不易因骤冷骤热而产生变形或裂纹。 某些牌号的高镍奥氏体球墨铸铁在很低的温度下仍具有良好的伸长率和抗拉强度。例如QTANi23Mn4在-196℃抗拉强度≥620MPa，伸长率≥27%。 高镍奥氏体球墨铸铁有各种不同的牌号，本文侧重于QTANi35Si5Cr2的某些特点综述一些共性的东西，读者可依据不同的牌号、铸件和不同的工况条件作为参考。 1 化学成分 奥氏体铸铁牌号符合GB/T 5612的规定,依据GB/T56648分为12个牌号，分别见表1、表2。 表1 奥氏体铸铁化学成分（一般工程用牌号） 表2 奥氏体铸铁化学成分（特殊用途牌号）
可锻铸铁与球墨铸铁
湘西民族职业技术学院备课用纸 课题：可锻铸铁与球墨铸铁讲授节数2节 授课班级11-5高模具1 11-5高数控1 11-5高数控2 11-5高数控3 11-5高数控4 授课日期星期日/ 月星期日/ 月星期日/ 月星期日/ 月星期日/ 月教学目的要求：掌握可锻铸铁化学成分；了解可锻铸铁的性能及用途；掌握可锻铸铁的牌号表示方法；了解球墨铸铁的性能；了解球墨铸铁常用热处理工艺种类；掌握球墨铸铁的牌号表示方法。学会正确识别可锻铸铁与球墨铸铁；能正确选用球墨铸铁常用热处理方法。 教学重点：1、可锻铸铁化学成分； 2、可锻铸铁的性能及用途； 3、球墨铸铁的性能。 教学难点：1、可锻铸铁的牌号表示方法； 2、球墨铸铁常用热处理； 3、球墨铸铁的牌号。 作业布置：配套习题册一、5.6.7.8. 二、6.7.8.9.10. 三、4.5.6。 教具：三角板一只。 教学过程转下页课后小结：本次课重点在于学习可锻铸铁及球墨铸铁的组织、性能及牌号，难点在于可锻铸铁及球墨铸铁的热处理工艺。通过学习本节内容，再联系前面第六章学习过的钢的热处理工艺加于比较，看看铸铁的热处理于钢的热处理工艺有何异同。注意一点可锻铸铁是不可以锻造的哦，而球墨铸铁的性能是所有几种铸铁中力学性能最好的。
可锻铸铁，由一定化学成分的铁液浇注成白口坯件，再经退火而成的铸铁，有较高的强度、塑性和冲击韧度，可以部分代替碳钢。可锻铸铁白口铸铁通过石墨化退火处理得到的一种高强韧铸铁。有较高的强度、塑性和冲击韧度，可以部分代替碳钢。它与灰口铸铁相比，可锻铸铁有较好的强度和塑性，特别是低温冲击性能较好，耐磨性和减振性优于普通碳素钢。这种铸铁因具有-定的塑性和韧性，所以俗称玛钢、马铁，又叫展性铸铁或韧性铸铁。 8.2.1 可锻铸铁化学成分 首先浇注成白口铸铁件,然后经可锻化退火(可锻化退火使渗碳体分解为团絮状石墨)而获得可锻铸铁件。可锻铸铁的化学成分是： wC=2.2%～2.8%，wSi=1.0%～1.8%，wMn=0.3%～0.8%，wS≤0.2%，wP≤0.1%。可锻铸铁的组织有二种类型： （1）铁素体(F)+团絮状石墨(G)； （2）珠光体(P)+团絮状石墨(G)。 8.2.2 可锻铸铁的性能及用途 1. 可锻铸铁的性能 白口铸铁的切削加工性能极差，但是经过高温回火后，有较高的强度和可塑性，可以切削加工。由于可锻铸铁中的石墨呈团絮状，对基体的割裂作用较小,因此它的力学性能比灰铸铁高，塑性和韧性好，但可锻铸铁并不能进行锻压加工。可锻铸铁的基体组织不同，其性能也不一样，其中黑心可锻铸铁具有较高的塑性和韧性，而珠光体可锻铸铁具有较高的强度，硬度和耐磨性。 2. 可锻铸铁的用途 黑心可锻铸铁的强度、硬度低，塑性、韧性好，用于载荷不大、承受较高冲击、振动的零件。 珠光体基体可锻铸铁因具有高的强度、硬度，用于载荷较高、耐磨损并有一定韧性要求的重要零件。 8.2.3 可锻铸铁的牌号表示方法 1. 牌号表示方法 可锻铸铁的牌号是由“KTH”（“可铁黑”三字汉语拼音字首）或“KTZ”
球墨铸铁知识汇总介绍
球墨铸铁知识汇总介绍 1947年英国H. Morrogh发现，在过共晶灰口铸铁中附加铈，使其含量在0.02wt%以上时，石墨呈球状。1948年美国A. P. Ganganebin等人研究指出，在铸铁中添加镁，随后用硅铁孕育，当残余镁量大于0.04wt%时，得到球状石墨。从此以后，球墨铸铁管开始了大规模工业生产。 球墨铸铁管https://www.360docs.net/doc/008109894.html,作为新型工程材料的发展速度是令人惊异的。1949年世界球墨铸铁产量只有5万吨，1960年为53.5万吨，1970年增长到500万吨，1980年为760万吨，1990年达到915万吨。2000年达到1500万吨。球墨铸铁的生产发展速度在工业发达国家特别快。世界球墨铸铁产量的75%是由美国、日本、德国、意大利、英国、法国六国生产的。 我国球墨铸铁生产起步很早，1950年就研制成功并投入生产，至今我国球墨铸铁年产量达230万吨，位于美国、日本之后，居世界第三位。适合我国国情的稀土镁球化剂的研制成功，铸态球墨铸铁以及奥氏体-贝氏体球墨铸铁等各个领域的生产技术和研究工作均达到了很高的技术水平。 (1)铸态珠光体球墨铸铁曲轴和铸态铁素体球墨铸铁汽车底盘零件分别在我国第二汽车厂、南京汽车厂和第一汽车厂相继投产。这标志着我国铸态球墨铸铁生产达到了较高水平。与之相适应的包外脱硫、双联法熔炼、瞬时孕育、孕育块技术以及音频检测和热分析快速分析等技术的采用，则标志着我国大量流水生产汽车铸件的技术水平与国际先进水平的差距正在缩小。 (2)试验研究了大断面(壁厚大于120mm)球墨铸铁的冶金因素以及相应的生产工艺措施。采用适量的钇基重稀土复合球化剂、强制冷却、顺序凝固、延后孕育，必要时添加微量锑、铋等可防止球墨铸铁件中心部位的石墨畸变和组织疏松等，现已成功地制作了38吨重的大型复杂结构件，17.5吨重的柴油机体、截面为805mm的球墨铸铁轧辊等。 (3)奥氏体-贝氏体球墨铸铁的研究与应用。20世纪70年代初，几乎同时中国、美国、芬兰3个国家宣布研究成功了具有高强度、高韧性的奥氏体-贝氏体球墨铸铁(国际上统称ADI)，这种材质的抗拉强度达1000MPa，因此它广泛应用于齿轮以及各种结构件，与合金钢相比，奥-贝球墨铸铁具有显著的经济效益和社会效益。 (4)球墨铸铁管和水平连续铸造球墨铸铁型材。我国已相继建成几个球墨铸铁管厂，且近几年还将有几个球墨铸铁管厂建成。2000年，我国年产离心铸造球墨铸铁管达90万吨。此外，我国自行研制的水平连续铸造球墨铸铁型材生产线已通过国家鉴定，并已有多家企业投产。再加上我国引进的一条生产线，至2002年，我国年产球墨铸铁型材的能力达数万吨。 (5)系统地测定了稀土镁球墨铸铁的力学性能及其他性能，为设计人员提供了有关数据。测定了稀土镁球墨铸铁的比重、导热性、电磁性等物理性能，结合金相标准研究了石墨和基体组织对球墨铸铁性能的影响规律。系统地测定了铁素体球墨铸铁在常温、低温、静态和动态条件下的各种性能。此外，还研究了稀土镁球墨铸铁的应力应变性能、小能量多冲抗力和断裂韧性，并开始用于指导生产。结合球墨铸铁齿轮的应用，还系统地研究了球墨铸铁的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，以及球墨铸铁齿轮的点蚀、剥落机理等。 (6)稀土镁球墨铸铁。在高强度低合金球墨铸铁方面，除了对铜、钼研究较多外，还对镍、铌等进行了研究。在利用天然钒钛生铁制作钒钛合金球墨铸铁方面，国内一些单位进行了大量、系统的工作。中锰球墨铸铁虽然在性能上不够稳定，但多年来的系统研究与生产应用，取得了显著的经济效益。 在耐热球墨铸铁方面，除了中硅球墨铸铁以外，系统研究了Si+Al总量对稀土镁球墨铸铁抗生长能力的影响。我国研制的RQTAL5Si5耐热铸铁用作耐热炉条的使用寿命是灰铸铁的3倍，是普通耐热铸铁的2倍，并与日本Cr25Ni13Si2耐热钢的使用寿命相当。 高镍奥氏体球墨铸铁方面也取得了进展，它在石油开采机械、化工设备、工业用炉器件上均取得了成功的应用。 在耐酸球墨铸铁方面，我国生产的稀土高硅球墨铸铁比普通高硅铸铁的组织细小、均匀、致密，由此，抗蚀性能提高了10%～90%，并且其机械强度也有显著改善。 (7)稀土在球墨铸铁中的作用。稀土能使石墨球化。自从H. Morrogh最先使用铈得到球墨铸铁以来，先后许多人研究了各种稀土元素的球化行为，发现铈是最有效的球化元素，其他元素也均具有程度不等的球
球化剂在铸铁中的作用
球化剂在铸铁中起什么作用 球化剂在铸铁中起什么作用 球墨铸铁问世至今已有52年，其发展迅速之快令人惊讶，即使在经济不景气的情况下，球铁仍然有所发展，有人称球墨铸铁为不适当退却中的胜利者，指出：球墨铸铁由于其高强度、高韧性和低价格，所以在材料市场上仍占有重要的地位，尽管几年来钢铁铸造总产量有所下降，但球铁产量并未下降，奥——贝球铁的出现增强了球铁的竞争地位。 1．球铁的生产和研究现状 1. 1常规球铁 目前常规球铁——即以铁素体和珠光体为基体的球铁仍占球铁产量中的绝大部分比例，因此注意提高常规球铁的性能和质量，在保持球铁的竞争地位中起了重要的作用。 1．1．1对影响球铁质量的因素加强控制 球铁的组织与性能取决于铸铁的成份和结晶条件以及所用球化剂的质量，研究认为为了确保球铁的机械性能，必须针对铸件具体壁厚、浇注温度、所用球化剂、球化处理工艺、冷却参数的优化以及有效的排渣措施进行严格控制，而适当的降低碳当量，合金化和热处理是改善球铁的有效措施。 1．1．2有效控制铁素体球铁和球光体球铁的生产[2] 控制球铁基体的主要因素有铸铁的成份、所用球化剂、孕育剂的类型，加入方法以及冷却条件等。 铸态铁素体球铁的成份控制 微过共晶成份，其中碳稍高，但不出现石墨漂浮，含硅稍低，孕育剂硅量应少于3%，锰越低越好，应使Mn<0.04%，硫、磷应低，使S≤0.02%、P≤0.02％，这是因为硅可改善球铁组织和相应的塑性，Si=3.0～3.5%可得到全部铁素体组织。有研究指出，Si=2.6～2.8％时，铸铁具有最高的延伸率和冲击韧性，但硅在铁中的显微偏析随着含磷量的增加，这种偏析越严重，并对机械性能有不良影响，特别是当温度低于零度时影响更大，而含硫低可以选用低镁低稀土球化剂球化，并减少“黑斑”缺陷的产生，而“黑斑”主要是镁、铈硫化物和氧化物的聚集物，此外也要用低硅球化剂以保证可以进行多次孕育。
球墨铸铁生产中的稀土球化剂的选择
中频炉球墨铸铁生产中的稀土球化剂的选择 2012-05-08 13:47 1。球化剂及球化元素在球墨铸铁生产中的作用 内容导读：尽管国内外球化剂的种类很多，但在我们国内目前应用最多的还是稀土镁类合金，现主要论述该类合金及其球化元素的作用。球化元素及反球化元素 1球化元素的作用 所谓球化元素是指那些能够促进石墨球状化、使石墨球生成或增加的元素。球化元素一般有以下共同性质：(1)元素最外电子层上有一个或两个价电子，次内层有8个电子。这种电子结构使元素与硫、氧和碳有较强的亲和力，反映产物稳定，能显著减少贴水中的硫和氧。(2)元素在铁水中溶解度低，凝固过程中有显著偏析倾向。(3)虽然和碳有一定亲和力，但在石墨晶格内溶解度低。根据以上特点，Mg,Ce,Y,Ca属于有效球化元素。 一是在铁水中蒸气压力高，使铁水佛腾。镁的原子量和密度比铁水小，熔点650度，沸点1108度，在铁水的处理温度下，镁产生的蒸气压力很高(超过1Mpa).镁的熔解热为21J/g,蒸发潜热为406J/g。因此，镁加入铁水时，要产生汽化，使铁水翻腾。二是与硫、氧有很强的亲和力。所生成的MgO和MgS熔点高，密度也远小于铁，容易与铁水分离，因此镁处理后的铁水，硫和羊的含量都很低；三是在铁水凝固过程中有偏析于石墨的倾向，当其在铁水中的残留量超过0.035%时，使末就可以球化，但当镁残留量超过0.07%时，一部分镁偏析于晶界，并于晶界中的碳、磷等发生放热反应，生成MgC2、Mg2C3、Mg3P2等。残留镁量更多时，晶间碳化物增多。 稀土族元素对石墨球化有显著作用的是轻稀土元素中的铈和重稀土中的钇。一是稀土元素的沸点均比镁高，加入铁水中时，不会引起铁水的翻腾和喷溅；二是铈和钇基稀土元素有比镁更强的脱硫脱氧能力，生成的硫化稀土、氧化稀土等化合物熔点高、稳定性好；三是，稀土元素与铁水中的球化干扰元素也能形成稳定的化合物，因此含稀土的球化剂比镁球化剂的抗干扰能力强。 稀土元素残留量对石墨球化有明显的影响。轻稀土处理过共晶铁水，当残留铈含量0.04%时，石墨就可以球化，而且很稳定；处理亚共晶铁水时，轻稀土加入量要增加。轻稀土处理得球铁，石墨圆整度比镁处理得球铁要差，并出现碎块状石墨；另外轻稀土处理得球铁白口倾向大，因此需要控制其加入量。重稀土钇本身熔点高，其脱氧除硫产生的氧化物、硫化物在高温下比较稳定，因此其抗球化衰退能力很强。1400度的铁水保温1小时，球化率降低不超过10%，含硫0.06%的铁水，用钇基重稀土合金处理后，能得到完整的球状石墨。铁水中残留钇0.10—0.15%，石墨球化良好；低于此限度，随钇量减少一次出现不规则石墨和蠕虫状石墨；残留钇超过0.15而低于0.30%时，白口倾向逐渐增大，石墨圆整度变差，并在更高残留量时出现YTe4。 Ca：钙在铁水中的溶解度很低，它对金相组织的影响是通过与氧和硫的结合而间接实现的。与镁相比，钙与硫、氧的亲和力更强，能够有效的脱硫除氧。钙残留量很低时，石墨分枝倾向增加，残留量较多时，可是使石墨尺寸减小，分枝倾向降低。钙残留量达到0.2%时，白口倾向明显加大。 1、1、2反球化元素(球化干扰元素)的作用 该类元素主要是指破坏和阻碍使石墨球化的元素，按其作用机理大概可以分三类： 一是消耗型反球化元素，如硫、氧、硒、碲等，它们与镁、稀土元素生成化合物，通过消耗球化元素来阻止球状石墨的形成。 二是境界偏析的球化干扰元素，包括锡、锑、砷、铜、硼、钛、铝等，这些元素富集到晶界，促使碳在共晶后期结晶时，形成畸形的枝晶状石墨，如果这些元素含量较高，也可在
球墨铸铁
球墨铸铁 本词条介绍的是球墨铸铁（通过球化和孕育处理得到球状石墨），更多含义，请参阅“球墨铸铁（多义词）”。 球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。 目录 1简介 1.1 成分表 1.2 性能 2历史 2.1 国内 2.2 国外 3发展前途 4特性范围 5应用 5.1 汽车方面 5.2 冶金因素 5.3 奥氏体-贝氏体 1简介 铸铁是含碳量大于2.14%的铁碳合金，由工业生铁、废钢等钢铁及
球墨铸铁 其合金材料经过高温熔融和铸造成型而得到，除Fe外，还含C、Si、Mn、S、P等五 大元素及其它合金元素。 铸铁中的碳以石墨形态析出，若析出的石墨呈条片状时的铸铁叫灰口铸铁或灰铸铁、呈 蠕虫状时的铸铁叫蠕墨铸铁、呈团絮状时的铸铁叫白口铸铁或码铁、而呈球状时的铸铁就叫 球墨铸铁。 球状石墨对金属基体的割裂作用比其它形状石墨小，能使铸铁的强度达到基体组织强度 的70～90%，抗拉强度可达120kgf/mm2，并且具有良好的韧性。 球墨铸铁除铁外的化学成分通常为：含碳量3.0～4.0%，含硅量1.8～3.2%，含锰、磷、 硫总量不超过3.0%和适量的稀土、镁等球化元素。 成分表 市面上球墨铸铁光谱标准样品成分如下： 名称编号C Si Mn P S Cr GSB03-1813-20051 2.62 3.430.1820.5470.0043 2.93 2 2.06 2.680.3780.0560.019 2.01 3 2.92 2.150.8380.0750.010 1.52 4 3.22 1.13 1.250.2000.010 1.09 5 3.490.612 1.570.3710.0110.346 6 4.080.340 1.860.0320.0670.04编号Ni Mo V Mg Cu Alt
球墨铸铁
球墨铸铁 球墨铸铁是指铁液经球化处理后，使石墨大部或全部呈球状形态的铸铁。 与灰铸铁比较，球墨铸铁的力学性能有显著提高。因为它的石石墨呈球状，对基体的切割作用最小，可有效地利用基体强度的70％～80％灰铸铁—般只能利用基体强度的30％。球墨铸铁还可以通过合金化和热处理，进一步提高强韧性、耐磨性、耐热性和耐蚀性等各项性能。球墨铸铁自1947年问世以来，就获得铸造工作者的青睐，很快地投入了工业性生产。而且，各个时期都有代表性的产品或技术。20世纪50年代的代表产品是发动机的球墨铸铁曲轴，20世纪60年代是球墨铸铁铸管和铸态球墨铸铁，20世纪70年代是奥氏体-贝氏体球墨铸铁，20世纪80年代以来是厚大断面球墨铸铁和薄小断面轻量化、近终型球墨铸铁。 如今，球墨铸铁已在汽车、铸管、机床、矿山和核工业等领域获得广泛的应用。据统计，2000年世界的球墨铸铁产量已超过1500万吨o 球墨铸铁的牌号是按力学性能指标划分的，国标GB/T 1348－1988《球墨铸铁件》中单铸试块球墨铸铁牌号，见表1。 表1xx试块球墨铸铁牌号 牌号 QT400－18 QT400－15 QT450－10 QT500－7 QT600－3 QT700－2 QT800－2抗拉强度Rm
MPa 400 400 450 500 600 700 800断后伸长率A％18 15 107322布氏硬度 HBW 130～180 130～180 160～210 170～230 190～270 225～305 245～335主要金相组织 铁素体铁素体+珠光体+铁素体珠光体或回火组织贝氏体或回火组织QT900－～360
稀土元素在球墨铸铁中作用
友达商贸有限公司专业从事球墨铸铁批发的公司，针对稀土元素在球墨铸铁中所产生的作用 有如下介绍： 净化作用 稀土元素可与氧，硫，氮，氢等形成化合物，但是在铁水中稀土元素与这些元素的反应则受到很多因素的影响而呈现复杂的规律，但是一般来说，稀土元素加入铁水中可脱硫去气，尤 其在用稀土元素镁合金处理时，效果较好。 稀土元素和氧气的亲和力极强，加入铁水中应有强烈的脱氧作用，但是稀土元素氧化物熔点远高于铁水温度，密度接近或超过铁水密度，不易从铁水中逸出，因此稀土元素在铁水中可与夺走氧形成稀土氧化物，从而促进球化但是不一定降低铸铁中总含量，稀土氧化物与二氧化硅可与组成熔点及密度较低的盐而逸出铁水，所以加入稀土硅钙合金会有较好的脱氧效果，把稀土镁硅铁合金加入铁水，由于镁起到沸腾搅拌作用，也促进脱氧。 稀土元素虽然与氮有一定的亲和力，但是铁水中含有錋等元素，氮的溶解度会增加到超过正常铁水的含氮量，这是由于稀土元素可吸收氮气，因此有些实验表明，稀土元素在铁水中脱氮未见成效，甚至还有增氮可能被稀土元素化合或吸收。 稀土元素可以大量吸收氢气，氢在稀土元素中溶解度比在铁中的溶解度高几百倍至几千倍。稀土元素也可以和氢形成不稳定化合物，在高温下分解放出氢气，铁水中加入稀土后，总的含氢量并不减少，但在冷却过程中基体或石墨中的氢大部分被稀土所吸收溶解。 (责任编辑：admin)
发布时间：12-05-04 来源：南京固琦分析仪器制造有限公司点击量：1392 字段选择：大中小 稀土在球墨铸铁中的作用 南京固琦分析仪器制造有限公司专业生产石墨球化率分析仪，石墨球化率化验仪，石墨球化率检测仪，石墨大小分析仪，石墨金相分析仪等精密仪器，稀土能使石墨球化。自从H. Morrogh最先使用铈得到球墨铸铁以来，先后许多人研究了各种稀土元素的球化行为，发现铈是最有效的球化元素，其他元素也均具有程度不等的球化能力。结合国情，我国对稀土的球化作用进行了大量研制工作，发现稀土元素对常用的球墨铸铁成分（C3.6～3.8wt%，Si2.0～2.5wt%）来说，很难获得同镁球墨铸铁那样完整均匀的球状石墨；而且，当稀土量过高时，还会出现各种变态形的石墨，白口倾向也增大，但是，如果是高碳过共晶成分（C>4.0wt%），稀土残留量为0.12～0.15wt%时，可获得良好的球状石墨。根据我国铁质差、含硫量高（冲天炉熔炼）和出铁温度低的情况，加入稀土是必要的。球化剂中镁是主导元素，稀土一方面可促进石墨球化；另一方面克服硫以及杂质元素的影响以保证球化也是必须的。稀土防止干扰元素破坏球化。研究表明，当干扰元素Pb、Bi、Sb、Te、Ti等总量为0.05wt%时，加入0.01wt%（残余量）的稀土，可以完全中和干扰，并可抑制变态石墨的产生。我国绝大部分的生铁中含有钛，有的生铁中含钛高达0.2～0.3wt%，但稀土镁球化剂由于能使铁中的稀土残留量达0.02～0.03wt%，故仍可保证石墨球化良好。如果在球墨铸铁中加入0.02～0.03wt%Bi，则几乎把球状石墨完全破坏；若随后加入0.01～0.05wt%Ce，则又恢复原来的球化状态，这是由于Bi和Ce形成了稳定的化合物。稀土的形核作用。20世纪60年代以后的研究表明，含铈的孕育剂可使铁液在整个保持期中增加球数，使最终的组织中含有更多的石墨球和更小的白口倾向。经研究还表明，含稀土的孕育剂可改善球墨铸铁的孕育效果并显著提高抗衰退的能力。加入稀土可使石墨球数增多的原因可归结为：稀土可提供更多的晶核，但它与FeSi孕育相比所提供的晶核成分有所不同；稀土可使原来（存在于铁液中的）不活化的晶核得以长大，结果使铁液中总的晶核数量增多。
球墨铸铁化学成分
球墨铸铁化学成分主要包括碳、硅、锰、硫、磷五大常见元素。对于一些对组织及性能有特殊要求的铸件，还包括少量的合金元素。同普通灰铸铁不同的是，为保证石墨球化，球墨铸铁中还须含有微量的残留球化元素。? 1、碳及碳当量的选择原则：? 碳是球墨铸铁的基本元素，碳高有助于石墨化。由于石墨呈球状后石墨对机械性能的影响已减小到最低程度，球墨铸铁的含碳量一般较高，在～%之间，碳当量在～%之间。铸件壁薄、球化元素残留量大或孕育不充分时取上限；反之，取下限。将碳当量选择在共晶点附近不仅可以改善铁液的流动性，对于球墨铸铁而言，碳当量的提高还会由于提高了铸铁凝固时的石墨化膨胀提高铁液的自补缩能力。但是，碳含量过高，会引起石墨漂浮。因此，球墨铸铁中碳当量的上限以不出现石墨漂浮为原则。? 2、硅的选择原则：? 硅是强石墨化元素。在球墨铸铁中，硅不仅可以有效地减小白口倾向，增加铁素体量，而且具有细化共晶团，提高石墨球圆整度的作用。但是，硅提高铸铁的韧脆性转变温度（图1），降低冲击韧性，因此硅含量不宜过高，尤其是当铸铁中锰和磷含量较高时，更需要严格控制硅的含量。球墨铸铁中终硅量一般在—%。选定碳当量后，一般采取高碳低硅强化孕育的原则。硅的下限以不出现自由渗碳体为原则。? 球墨铸铁中碳硅含量确定以后，可用图2进行检验。如果碳硅含量在图中的阴影区，则成分设计基本合适。如果高于最佳区域，则容易出现石墨漂浮现象。如果低于最佳区域，则容易出现缩松缺陷和自由碳化物。 3、锰的选择原则：? 由于球墨铸铁中硫的含量已经很低，不需要过多的锰来中和硫，球墨铸铁中锰的作用就主要表现在增加珠光体的稳定性，促进形成(Fe、Mn)3C。这些碳化物偏析于晶界，对球墨铸铁的韧性影响很大。锰也会提高铁素体球墨铸铁的韧脆性转变温度，锰含量每增加%，脆性转变温度提高10～12℃。因此，球墨铸铁中锰含量一般是愈低愈好，即使珠光体球墨铸铁，锰含量也不宜超过～%。只有以提高耐磨性为目的的中锰球铁和贝氏体球铁例外。? 4、磷的选择原则：? 磷是一种有害元素。它在铸铁中溶解度极低，当其含量小于%时，固溶于基体中，对力学性能几乎没有影响。当含量大于%时，磷极易偏析于共晶团边界，形成二元、三元或复合磷共晶，降低铸铁的韧性。磷提高铸铁的韧脆性转变温度，含磷量每增加%，韧脆性转变温度提高4～℃。因此，球墨铸铁中磷的含量愈低愈好，一般情况下应低于%。对于比较重要的铸件，磷含量应低于%。????球墨铸铁中碳硅含量确定以后，可用图2进行检验。如果碳硅含量在图中的阴影区，则成分设计基本合适。如果高于最佳区域，则容易出现石墨漂浮现象。如果低于最佳区域，则容易出现缩松缺陷和自由碳化物。? ?5、硫的选择原则：? 硫是一种反球化元素，它与镁、稀土等球化元素有很强的亲合力，硫的存在会大量消耗铁液中的球化元素，形成镁和稀土的硫化物，引起夹渣、气孔等铸造缺陷。球墨铸铁中硫的含量一般要求小于%。