高强度高韧性球铁
10、铸态高强度高韧性球墨铸铁生产技术
铸态高强度高韧性球墨铸铁生产技术李永红刘思明（安徽神剑科技股份有限公司安徽合肥 230022）摘要本文以铸态QT600-10材质生产技术为例，简要介绍了铸态高强度高韧性球墨铸铁件控制要点：在铸态通过控制影响力学性能的微观组织因素，满足球墨铸铁件高强度和高韧性的要求。
关键词铸态高强度高韧性；铸态QT600-10；合金化；铸态高强度高韧性球墨铸铁件，在满足特殊性能要求的基础上，减少了热处理环节，节约了中间运输成本，缩短了供货周期，是企业在制造过程中，努力追求的方向，特别是当前市场竞争激烈日趋白热化的环境下，可以有效减低企业生产成本，提高产品竞争力。
现结合本企业，在多年生产铸态高强度高韧性球墨铸铁件方面积累的经验，以QT600-10材质为例介绍其控制方法。
1 引言包括球墨铸铁在内的铸造合金的性能是由其含有一定成分的显微组织所决定的，要获得所需的性能，可以通过控制其显微组织，并使该组织中含有一定数量的合金强化元素。
通常强度与塑性之间始终存在矛盾，而随着对合金强化基体组织认识的加深，对于金属材料性能特殊要求的不断提高，要求球墨铸铁强度达到600MP以上，同时要求其具有很好的强韧性延伸率10%以上，通过热处理很难同时保证强度与韧性要求，通过控制影响显微组织的因素（化学成分，合金化，熔炼质量，球化孕育处理、壁厚条件、冷却速度等），可以满足铸态高强度，高韧性要求，现简单介绍其控制方法：2 化学成分的选择2.1 碳碳促进镁的吸收，改善球化、提高石墨球的圆整度；提高铁液的流动性，减少铸件的疏松缺陷和缩凹倾向；能够促进石墨化，减小白口倾向。
但是，过高的碳又容易产生石墨漂浮，使铸件综合性能降低。
因此将碳控制为3.5%~3.7%。
2.2硅促进石墨化元素，在球墨铸铁生产中由于硅的孕育作用，使珠光体和铁素体的比例改变：Si控制在2.0%~2.5%有利于珠光体组织的生成，而为了在保证强度达到600MP的基础上，延伸率达到10%，必须适当提高孕育效果，保证一定比例的铁素体组织，将硅控制在2.5%~2.8%。
Georg Fischer开发新型高强度高韧性球墨铸铁
铸 造
铸造资讯
新型 高强度 高韧性球铁
ＳｉｂｏＤｕｒ一７００牌 号是 一种适 度 的硅 溶 强化 和适 度 的采 用 铜珠 光体 强 化的球 铁 乔 治 费歇尔 考虑 一种 新 的牌 号 ＳｉｂｏＤｕｒ．５００一对 于 出现 问题 的铸件 ，选 择 以下 化学 成 分 ：３．５％Ｃ，２．８％Ｓｉ，０．２％Ｍｎ，０．２８％Ｃｕ，其 他 成 分 Ｓ、Ｐ、Ｍｇ和普 通 球 铁 一 样 。从 化 学 成 分 看 ， ＳｉｂｏＤｕｒ．５００是一 种较 弱 的硅 同溶 强化结 合 少量 铜珠 光 体 强化 的球 铁 。
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对于这 种 成分 ，从零 件 不 同部位 所取 试样力 学性 能 如下 ：Ｊ宙服强度Ｒ０ｏ２＝３３０￣３６０ ＭＰａ （均值 ３４５ ＭＰａ）， 拉 仲强度 ５ｏ０～５６０ ＭＰａ（均 值５３３ ＭＰａ），伸 长率 ｌｌ％～ １５％（均值 ｌ２．８％），硬度 ＨＢ１７０￣２００（均值ＨＢＩ８６）。根 据 所取位置 不同珠光 体／铁素体 比值在５０％～７０％之 间
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qt600球墨铸铁铸造技术条件
qt600球墨铸铁铸造技术条件（最新版）目录1.QT600 球墨铸铁的概述2.QT600 球墨铸铁的技术要求3.QT600 球墨铸铁的铸造工艺4.QT600 球墨铸铁的应用领域5.结论正文一、QT600 球墨铸铁的概述QT600 球墨铸铁是一种高强度、高韧性的球墨铸铁材料，其抗拉强度达到 600MPa 以上，因此得名 QT600。
这种材料主要应用于各种重型机械、汽车、铁路、船舶等工业领域，尤其适用于高负荷、高强度的工作环境。
二、QT600 球墨铸铁的技术要求QT600 球墨铸铁的技术要求主要包括化学成分和物理性能两方面。
在化学成分方面，QT600 球墨铸铁的典型成分为：碳 (C)2.5-3.0%，硅(Si)2.3-2.7%，锰 (Mn)0.2-0.4%，硫 (S) 小于 0.02%，磷 (P) 小于0.08%，镁 (Mg) 小于 0.09%，铜 (Cu)0.35-0.40%。
在物理性能方面，QT600 球墨铸铁的抗拉强度需达到 600MPa 以上，硬度在 HRC38-45 之间。
三、QT600 球墨铸铁的铸造工艺QT600 球墨铸铁的铸造工艺主要包括以下几个步骤：1.熔炼：将球墨铸铁原材料（生铁、废钢等）加入熔炉中进行熔炼，调整成分，提高温度。
2.球化处理：在熔炼过程中，加入适量的球化剂（如镁、钙、稀土等），使铸铁中的石墨球化，提高铸铁的性能。
3.浇注：将熔炼好的球墨铸铁液倒入预先准备好的砂型或金属型中，进行浇注。
4.凝固：铸型中的球墨铸铁液在冷却过程中逐渐凝固，形成 QT600 球墨铸铁件。
5.清理：将凝固后的 QT600 球墨铸铁件从铸型中取出，进行清理、打磨，去除内外表面的砂粒、毛刺等。
四、QT600 球墨铸铁的应用领域QT600 球墨铸铁广泛应用于各种重型机械、汽车、铁路、船舶等工业领域，尤其适用于高负荷、高强度的工作环境。
例如，用于制造汽车发动机缸体、缸盖、轮毂等部件；船舶的螺旋桨、舵等部件；铁路车辆的车体、车轴等部件；以及各种工业设备的壳体、支架等部件。
球铁450-10的标准成分
球铁450-10的标准成分球墨铸铁450-10是一种高强度、高韧性的铸铁材料，其标准成分具有严格的控制范围。
在全球范围内，球墨铸铁450-10的标准得到了广泛的应用，尤其在汽车、建筑、机械等领域。
本文将对球墨铸铁450-10的标准成分及其应用进行详细解析。
一、球墨铸铁450-10标准的背景介绍球墨铸铁450-10的标准起源于20世纪50年代，经过多年的发展与完善，现已成为全球铸铁行业的重要参考标准。
我国参照国际标准，结合国内生产实际，制定了一系列球墨铸铁450-10的产品标准。
二、球墨铸铁450-10的标准成分概述球墨铸铁450-10的标准成分主要包括：碳（C）含量为2.8%-3.2%，硅（Si）含量为1.8%-3.2%，锰（Mn）含量为0.3%-0.8%，磷（P）含量小于0.1%，硫（S）含量小于0.025%，镁（Mg）含量为0.05%-0.15%，稀土（Re）含量为0.025%-0.1%。
此外，球墨铸铁450-10还含有少量的镍（Ni）、铜（Cu）等元素。
三、球墨铸铁450-10的主要性能特点球墨铸铁450-10具有以下主要性能特点：1.高强度：经过适当的热处理，球墨铸铁450-10的抗拉强度可达到450MPa以上。
2.高韧性：球墨铸铁450-10具有良好的韧性和延展性，其冲击韧度AK值大于6J/cm。
3.良好的耐磨性：球墨铸铁450-10的耐磨性优于普通铸铁，可提高零件的使用寿命。
4.良好的铸造性能：球墨铸铁450-10的流动性好，收缩率低，可获得复杂零件的铸件。
四、球墨铸铁450-10的应用领域球墨铸铁450-10广泛应用于以下领域：1.汽车：球墨铸铁450-10适用于制造汽车发动机、变速器、车架等关键部件。
2.建筑：球墨铸铁450-10用于制造各类建筑五金件、管道、水泵等。
3.机械：球墨铸铁450-10适用于制造重型机械、工程机械、石油化工设备等。
4.电力：球墨铸铁450-10用于制造发电厂、变电站等高压电力设备。
球墨铸铁材质牌号
球墨铸铁是一种铸铁材料，其内部原子结构呈现球状，具有高强度、高韧性、良好的加工性能、耐腐蚀性和低成本等优点。
下面将详细介绍几种常见的球墨铸铁材质牌号：
1.QT400-18：这是一种常见的球墨铸铁牌号，其化学成分含碳量约为3.6%，铁的含量占比约为93%。
它的机械性能较高，强度和硬度较好，同时也有一定的韧性和延展性。
QT400-18常用于制造零配件、泵体、阀门等机械零件。
2.QT450-10：另一种常见的球墨铸铁牌号是QT450-10。
它的化学成分含碳量为
3.4%左右，铁的含量占比约为91%。
与QT400-18相比，其强度、硬度和抗腐蚀性都有所提高。
QT450-10主要用于制造重型机械、汽车制品、建筑工程等领域。
3.QT600-3：这种牌号的球墨铸铁具有较高的强度和硬度，同时也具备良好的韧性和延展性。
它主要用于制造要求较高、耐磨性好的零件和部件，如汽车发动机缸体、缸盖等。
4.QT700-2A：这种牌号的球墨铸铁具有更高的强度和硬度，同时也具有较好的韧性和延展性。
它主要用于制造要求更高、耐磨性更好的零件和部件，如航空航天发动机零部件等。
5.QT800-2A：这种牌号的球墨铸铁具有极高的强度和硬度，同时也具有较好的韧性和延展性。
它主要用于制造要求极高、耐磨性最好的零件和部件，如高速列车车轮等。
除了以上介绍的几种牌号外，还有许多其他的球墨铸铁材质牌号，它们都具有不同的化学成分、物理性质和应用领域。
在选择使用时，需要根据具体的应用场景和要求选择合适的材质牌号。
球铁500-7密度
球铁500-7密度全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：球铁500-7密度是一种特殊种类的球铁材料，具有独特的物理和化学特性。
在工业生产和制造领域中，球铁500-7密度被广泛应用于各种机械零部件、工程结构件和其他重要的金属制品中。
本文将详细介绍球铁500-7密度的特点、性能及其在工业领域中的应用。
球铁500-7密度的主要成分是铁、碳、硅、锰等金属元素的合金。
它具有高硬度、高强度和较好的耐磨性，能够承受较大的机械载荷和冲击载荷，同时具有较好的抗腐蚀性能。
球铁500-7密度的密度一般在7.2-7.4g/cm3之间，具有较高的重量和稳定性。
球铁500-7密度的主要特点包括：硬度高、耐磨性好、抗压性强、抗拉伸性好、弹性系数大、热膨胀系数小等。
这些特点使得球铁500-7密度在工程领域中具有广泛的应用价值。
在工业生产中，球铁500-7密度常常被用来制造各种机械零部件，如发动机缸盖、车轮、齿轮、轴承座等。
其高硬度和耐磨性使得这些零部件具有优异的使用寿命，能够在恶劣的工作环境中正常运转。
球铁500-7密度还可用于生产各种工程结构件，如桥梁支座、桩基、地脚螺栓等，其高强度和抗拉伸性能保证了这些结构件的安全性和稳定性。
除了在机械制造和工程领域中的应用，球铁500-7密度还被广泛应用于其他领域，如建筑、航空航天、冶金等。
在建筑领域中，球铁500-7密度常用于制造建筑物的支撑结构和外墙装饰材料，其高强度和抗腐蚀性能使得建筑结构更加稳定和耐久。
在航空航天领域中，球铁500-7密度被用作制造飞机引擎零部件和机身结构，其轻量化和高强度特性使得飞机具有更好的飞行性能和安全性。
在冶金领域中，球铁500-7密度被用于制造高温熔炼设备和耐火材料，其抗热性和耐腐蚀性能使得这些设备可以承受高温和腐蚀的侵蚀。
第二篇示例：球铁500-7是一种具有优越性能和广泛应用的工程材料，其密度对于材料的性能和用途起着重要作用。
球铁500-7密度高，硬度强，具有良好的韧性和耐磨性，适用于制造各种复杂的零部件和机械结构，被广泛应用于汽车发动机、工程机械、矿山机械等领域。
80-55-06球铁相当于国标
80-55-06球铁相当于国标摘要：一、80-55-06 球铁简介1.定义与概念2.相当于国标二、国标球铁的相关标准1.国标球铁的种类与性能2.国标球铁的应用领域三、80-55-06 球铁的性能特点1.力学性能2.物理性能3.化学成分四、80-55-06 球铁的应用1.主要应用领域2.替代国标球铁的优势五、结论正文：【一、80-55-06 球铁简介】80-55-06 球铁是一种高强度、高韧性的球墨铸铁材料，其力学性能和物理性能均优于普通铸铁。
由于其优异的性能，80-55-06 球铁在许多领域都能替代国标球铁。
【二、国标球铁的相关标准】国标球铁根据GB/T 1348-2017《球墨铸铁件》标准进行分类，主要包括HT100、HT150、HT200、HT250 等。
这些球铁具有不同的力学性能、物理性能和化学成分，广泛应用于各种工程结构、汽车、农机等领域。
【三、80-55-06 球铁的性能特点】80-55-06 球铁的力学性能表现为抗拉强度σb≥80MPa，屈服强度σs≥55MPa，延伸率δ≥6%。
在物理性能方面，具有较高的耐磨性和抗疲劳性。
其化学成分为碳C≤3.0%，硅Si≤5.0%，锰Mn≤1.0%，磷P≤0.04%，硫S≤0.03%。
【四、80-55-06 球铁的应用】80-55-06 球铁主要应用于大型工程结构、汽车、农机、石油化工等领域。
因其具有较高的强度和韧性，可以承受较大的载荷和冲击，且耐磨性能好，使得其使用寿命较长。
【五、结论】综上所述，80-55-06 球铁是一种高性能的球墨铸铁材料，其力学性能、物理性能和化学成分均优于国标球铁。
球铁500-7硬度标准
球铁500-7硬度标准
球铁500-7是一种高强度铸铁材料，硬度标准通常是以布氏硬
度（HB）或洛氏硬度（HRC）来表示。
根据国际标准，球铁500-7的
硬度标准通常为HB 470-550或HRC 48-58。
这些数值代表了球铁
500-7材料的硬度范围，HB 470-550表示布氏硬度在470到550之间，而HRC 48-58表示洛氏硬度在48到58之间。
这种高硬度的球铁材料通常用于制造需要耐磨、耐压和耐冲击
的零部件，比如机械零件、汽车零件、工程机械零件等。
硬度标准
的设定可以确保材料的质量符合设计要求，并且能够满足特定工程
和制造领域的需求。
除了硬度标准外，球铁500-7的其他技术指标也包括抗拉强度、屈服强度、延伸率、冲击韧性等，这些指标对于材料的使用和加工
也具有重要意义。
在实际应用中，硬度标准是评价球铁500-7材料
质量和性能的重要指标之一，但并不是唯一的评价标准，还需要综
合考虑其他因素来全面评估材料的适用性和可靠性。
总的来说，球铁500-7的硬度标准是根据其特定的工程用途和
制造要求而设定的，通过严格的质量控制和测试，确保材料能够满
足设计和工程的需求，从而在各种应用领域发挥其优异的性能和可靠性。
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球化处理铁水温度为1460～1500℃（出 铁温度用热电偶快速测温仪测定）。
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球化剂和覆盖物的加入顺序如图所示
球化处理包和包内的球化 剂、覆盖剂、覆盖物如图 所示。在处理包内背向铁 水的堤坝一侧，先放球化 剂，其上放75硅铁，再放 覆盖剂，然后再依次加铁 屑和铁板覆盖。需要注意 的是，球化剂和各种覆盖 物都要适度撞紧。
性能特点 强韧结合
应用：齿轮、叶轮、螺 栓等
4）其他类型
A体QT（阀门、电力金具）、A+B、B（齿轮、凸轮 轴）、M、M+A、M+P+Cm（耐磨件、磨球）等
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3.球铁的牌号
国家标准 QT400-18 QT400-15 QT450-10 QT500-7 QT600-3 QT700-2 QT800-2 QT900-2
与此同时，进行炉前球化检测、化学成分 取样等。
检测力学性能的楔型试块须在浇完最后一 箱铸件后再浇注。
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常用的炉前球化检测方法有两种： （1）炉前三角试样检验； （2）炉前快速金相检验。
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炉前三角试样的检测
若球化良好，则主要有以下特征：
①断口呈银白色； ②边缘有缩凹，中心有缩松； ③遇水有H2S气味。
国际标准 QT350-22
其余和中国 国标相同
FIAT 45-33-15 60-38-10 65-48-05 90-52-05
美国标准 60-40-18 65-45-12 80-55-06 100-70-03 120-90-02
*1PSi=0.70 kg/mm2
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4.球铁的生产现状和发展方向
1）目前球铁发展的方向主要着重于推广现有 牌号和提高铸件的全面质量，实现优质生 产。如材质、工艺、内在质量、表面质量 等。
业的产品结构发生了很大的变化；
（3）一般预测目前及今后几十年在铸造材质
上无大的变革。
4
2.球铁的主要种类和应用1）珠光体球铁源自典型牌号 （QT700-2）
性能特点 强度为主
应用：曲轴、连杆等
2）铁素体球铁
典型牌号 （QT450-10）
性能特点 韧性为主
应用：汽拖底盘零件、 铸管等
3）混合基体球铁
典型牌号 （QT500-7）
合箱
**
配料 熔炼 球化处理 孕育处理
热处理
*
浇注 落砂清理
检验
机加工
成品
* 炉前检测
三角试样 化学成分取样 Y型试块
*化学分析
附体试样 金相组织标准 力学性能
*讨论：重点工艺：球化处理、孕育处理、炉前检测与金相理化检测。
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1）球化处理
以包内冲入法为例。球化剂为目前国内 普遍采用的稀土镁硅铁合金。
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球化处理开始，先从炉内放出约2/3 包的铁水。铁水透过覆盖物与球化剂接 触发生球化反应，开始产生白色镁光。 这从现场拍摄的照片可以清楚地看到。
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从这一张照片中可以看到球化反应时产 生的大量镁光和烟雾。如何判断球化反应的 好坏程度，一是凭有经验的操作者的观察； 二是根据白色镁光从产生到消失过程的时间 来判断（一般0.8～1.5吨处理包的球化反应时 间以50秒至1分30秒为佳）。
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2.球铁材质的质量评估与控制指标
1）石墨：G球化级别 1~6级； G大小级别 3~8级。
2）基体（1）P体和F体各占的比例； （2）Cm和磷共晶。限制<1~3%。
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3）力学性能：σb、 σs、δ、HB、ak等； 如有需要，还可检测σ-1、低温ak等。
4）其他性能：耐热性、耐磨性、导电性、 导磁性等。
2）理解并掌握国家标准和产品质量水平的关 系。
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3）球铁的发展重点：
（1）铸态球铁、薄壁铸件； （2）高强度高韧性球铁； （3）大断面球铁； （4）特种球铁——A-BQT、A体QT、
低温F体QT； （5）球铁质量的检测手段。
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§2 球墨铸铁的生产工艺过程 和质量评估标准
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1.球铁生产工艺过程
砂处理 造型制芯
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2）孕育处理
球化处理后，包内铁水降温70~100℃。 此时可从炉内放出剩余的1/3高温铁水，以适 当提高铁水的整体温度。同时，与铁水一起， 加入一次孕育剂（一般为75Si-Fe）进行孕育 处理。
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3）炉前检测
处理好的铁水还须经过2～3次扒渣，再用 覆盖剂盖住全部液面，然后就可浇注铸件。为 避免球化衰退，应力求快速浇注，一般浇注时 间应小于10～15分钟。
高强度高韧性球墨铸铁的 质量评估和生产工艺控制
清华大学 芮争家
1
§1 概述
1.球墨铸铁的特点 1947年，英国人H.Morrogh在实验室内采
用Ce处理铁液，得到球状石墨，并于1948年 在美国铸造工程师协会上宣布，成为球铁的发 明者。上世纪50年代初期，我国王遵明教授在 东北应用球铁获得成功。球铁历经半个多世纪 的发展，取得迅速的应用和推广。
图6 6级
本图为6级球化： 石墨呈聚集分布的蠕虫状和片 状及球状、团状、团絮状。
一般认为4～6级为球化不 良，属于不合格球化。
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再看球墨铸铁的基体组织。 本图为基体组织以铁素体为主的 球铁。铁素体约占90％左右。相 对应的球铁铸件牌号为QT400-15 或QT450-10。
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球化分级图（100×） 共分为六级
图1 1级
本图为1级球化： 石墨呈球状，少量团状， 允许极少量团絮状，球化 率不低于95％。
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图2 2级
本图为2级球化： 石墨大部分呈球状，余为团 状和极少量团絮状，球化率 90％到小于95％。
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图3 3级
本图为3级球化： 石墨大部分呈团状和球状，余 为团絮状，允许极少量蠕虫状， 球化率80％到小于90％。
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1）球铁的根本性特点：
（1）石墨形状的改变（从片→球状），使石墨 对基体的割裂作用减到最小，从而根本上改 变了铸铁的性能水平；
（2）可以发挥基体的作用来达到性能要求： ①通过热处理调节； ②铸态下获得。
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2）球墨铸铁的作用和地位
球铁的发明是铸造业的一次革命。
（1）大大提高了石墨铸铁的性能——
σb、 σs、δ、ak等； （2）使机械、汽车、冶金、矿业、造船等行
一般情况下，无论生产厂 家，还是用户单位，都以1～3 级作为球化合格的验收标准。
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图4 4级
本图为4级球化： 石墨大部分呈团絮状和团状， 余为球状和少量蠕虫状，球化 率70％到小于80％。
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图5 5级
本图为5级球化： 石墨呈分散分布的蠕虫状和球状、 团状、团絮状，球化率60到小于 70％。
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