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）
注: QTANi35Si5Cr2牌：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。QTANi35Si5Cr2为依据ISO 2892：2007编制的国家标准牌号（未发布）。
1.1 充满度理论⑶
传统的充满度理论认为：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。这一理论禁区能不能突破？我们经过大量的试验，打破了充满度理论的禁区（见表3）。
生产中实测化学成分表3
1.2 碳当量
按照公式CE=C%+0.33(Si%)+0.047(Ni%)-0.0055(Si%)(Ni%)。CE计算结果见表2。
按照公式CE=15.7826-0.0096575T1T1的计算结果见表2。
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。
1.3 关于饱和度的验证
阶梯形试块见图1。
图1 阶梯状试块
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T 11172℃。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3。
不同壁厚的球化率表 3
2 金相组织
2.1 不同壁厚下的球化率
从表3 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2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2 同一包铁水浇铸的试块
2.2 不同标准规定的球化率
图3 国外某公司的奥氏体球墨铸铁金相
厚壁处石墨形态
图3是某国外的标准规定合格的金相组织，从图片中明显的可以看出厚壁处的碎块状石墨，4mm 厚的管壁距表层0.3mm 处的衰退石墨和脱碳层。
图4 西排公司生产的奥氏体球墨铸铁金相
依据我们的生产经验在制定《奥氏体铸铁件》的国家标准中规定，奥氏体铸铁件的球化率≥4级。并把ISO 标准中碳≥2.0%修改为≥2.3%就是基于我们对“充满度”和“碳当量”的认识。
2.3 国标规定的金相组织
奥氏体球墨铸铁的金相组织：奥氏体+少量晶界碳化物+球状石墨。球化级别不低于4级,石墨大小5～7级。如有特殊要求，球化级别由供需双方商定。在国外的诸多标准中仅对化学成分和力学性能作了明确的规定，但未对奥氏体球墨铸铁的金相组织作出具体的规定。
3 力学性能
力学性能见表4
表4奥氏体铸铁的力学性能（一般工程用牌号）
表4 奥氏体铸铁的力学性能（特殊用途牌号）
从表4可以看出，奥氏体球墨铸铁的抗拉强度较低，它适合于耐热、耐蚀、对磁性有要
求的场合，适合于做结构件，而不适合于做较强的承载件。需要指出的是，通过高温退火快速冷却，可使基体组织得到固溶强化，力学性能仍有提升的空间。
4 熔炼工艺
高镍奥氏体铸件的镍含量在12 ~36%，基体组织为奥氏体。耐热、耐蚀性能类似于奥氏体不锈钢。铸造性能则类似于普通球墨铸铁。属于糊状凝固，缩松倾向大。
4.1 熔炼
熔炼大都采用无芯中频电炉。炉料一般由低硫生铁、无锈废钢、镍、高碳铬铁、75硅铁、高碳锰铁和回炉料构成。
炉料中要特别注意微量元素的影响。应特别注意避免混入铅和铝。原铁水中含0.003%的铅，显微组织中就可能出现魏氏石墨，使力学性能明显降低。铝则可能使铸件中出现针孔缺陷。炉料一定要干净纯洁，避免有害元素的混入。例如Pb、Ti、As等。使用南非的高纯生铁，质量一直很稳定，我们曾试图使用国产的Q10生铁，在冒口处发现有片状石墨。后在使用南非生铁生产时也发现有片状石墨。见图9。经过分析认为电炉熔炼蠕铁材质后接着熔炼高镍材质，混入了微量元素（如Ti），高镍材质不含稀土元素，无法抵消微量有害元素的影响，估计微量有害元素的干扰是产生片状石墨的原因。后把熔炼顺序改为生产普通球铁后再生产高镍球墨铸铁，并加强炉料的管理。这一现象得到了消除。增碳剂一定用速溶增碳剂在低温加入。镍有极强的吸气性，为防止铁液吸气，镍板在熔炼后期加入，铁液要覆盖熔炼。铬铁等合金最好在光谱测量原铁水成分后调整成分时加入。
Q10生铁球化率86%(有片墨) 南非生铁球化率90%(有片墨)
图9 不同生铁均有片状石墨
奥氏体球墨铸铁熔炼过程中吸气倾向大于一般球墨铸铁，炉料中回炉料多时吸气倾向更大，因此，有锈、有油污或潮湿的炉料只能投入没有铁液的热炉中，不可在有铁液时投入。此外，应特别注意不能使用带红色铁锈的炉料，因其中含氢氧化铁，其稳定性很强，在320℃以下不易分解，氢不易形成水分析出而蒸发。
炉料中的磷含量必须在0.05%以下，含磷量高，就可能在晶界上析出磷共晶，从而造成晶界腐蚀，导致铸件渗漏、破裂。
石墨熔入镍含量高的铁液比较缓慢，因而不宜用石墨处理。为使生铁锭和回炉料中的石墨能充分溶于铁液中，这两种炉料应放在首批料中，早期装炉。如在后期外加这类含石墨的炉料，则加入后至少应在过热条件保温10分钟。
熔炼过程中，应避免太高的过热温度和过长的保温时间，回炉料也不宜多次反复使用，这些因素都会导致铸铁的过冷度增大，使组织中碳化物含量增多。
如果生产中铸件产生气孔的问题严重，应考虑采用吹氩除气工艺。
4.2 球化处理
奥氏体球墨铸铁应采用不含稀士的球化剂。
在相同的条件下进行球化处理，奥氏体球墨铸铁中镁的收得率可能比一般球墨铸铁高20%~30%，而且在此后转运和浇注过程中镁的衰减也较慢。
为改善组织中的石墨形态并提高拉伸试验时试样的伸长率，奥氏体球墨铸铁中的残留镁量应略高于一般球墨铸铁，有时可高达0.10%。
当然，残留镁量高于0.06%时，铸件中易于出现渣孔。如果采用较低的浇注温度，而且孕育处理得当，也可以在残留镁较低（0.04%~0.05%）的情况下得到良好的石墨组织。
4.3 孕育处理
奥氏体球墨铸铁孕育处理后，孕育效果的衰退比一般球墨铸铁快。因此，应注意做好孕育处理并安排好孕育后的转运和浇注作业。
特别是含铬的奥氏体球墨铸铁，孕育不好，铸件很容易产生缩孔、缩松缺陷，而且加工性能也会恶化。
为得到良好的孕育效果，要注意以下几点：
在熔炼的后期加入铬铁；
最后加入锰铁和硅铁；
炉前孕育处理用75%的硅铁细粒，加入的硅量约为0.5%；
浇注时用硅锶孕育剂进行随流孕育，加入量为0.2%左右，孕育剂的粒度为20～40目，切忌用200目以下的细粉。
4.4浇注
铁液中加入大量的镍，会使液相线温度提高。因此，奥氏体球墨铸铁的浇注温度要比一般球墨铸铁高。
要留意残留镁量、浇注温度和浇注速率三者之间的关系。残留镁量高时，宜采用较高的浇注温度和较高的浇注速率。如残留镁量较高而浇注温度较低，则铸件中易形成浮渣缺陷。以提高浇注温度来防止浮渣缺陷，可能导致收缩缺陷。
5 铸件冒口的设置
奥氏体球墨铸铁中的镍含量高，会使碳在奥氏体中的固溶度降低。因此，虽然奥氏体球墨铸铁中的碳含量较低，但在凝固过程中析出的石墨量与一般球墨铸铁凝固过程中析出的石墨量却相差不多。
基于上述原因，不含铬的奥氏体球墨铸铁件，凝固收缩的特点与一般球墨铸铁件相似，铸件浇注系统和冒口的配置也可以大致相同。
含铬量高的奥氏体球墨铸铁，凝固末期，铬与碳会形成晶间碳化物，使后期凝固收缩量增大，因而铸件凝固收缩的特点与铸钢件相似，要比照铸钢件设置冒口。
冒口应置于铸件的热节部位，可用侧冒口或顶冒口。所有的冒口最好都是明冒口。冒口高度与直径之比宜为1.5:1。
冒口的有效补缩范围是冒口直径的6~7倍。因此，宜采用直径大的冒口，并使冒口与冒口之间保持足够大的距离。
适当地采用冷铁也是防止收缩缺陷的重要手段。
高镍奥氏体球墨铸铁同样可采用高碳低硅大孕育量的方法，通过石墨化达到自补缩效果。
6 热处理
奥氏体球墨铸铁的基体组织是奥氏体，试图通过热处理的方法改变力学性能的方法有一定的效果。加热到930～1100℃保温后水淬或油淬可使强度有所提高，其原因是快速冷却使固溶于奥氏体中的碳来不及析出。
在国家标准中规定一般铸件都以铸态使用，不经热处理。但是按照ISO2892：2007和ASTM A439-83热处理的工艺会得到两个截然不同的结果。并通过试验验证修改了ISO2892：2007的高温退火缓冷工艺。
6.1ISO2892：2007高温退火工艺
以150K/h 的速率加热至875℃~900℃；保温2小时，铸件厚度每增加25mm ，保温时间增加一小时。随炉以50K/h 的速率降温至540℃出炉空冷。如图5。图6是退火后缓冷至540℃出炉空冷的金相图片。
图5 ISO2892：2007高温退火工艺（QTANi35Cr3）
图6 870℃退火后缓冷的的金相（QTANi35Cr3） 石墨X 200
表5 原热处理工艺的力学性能
原因：碳在奥氏体中的溶解度随着温度的升高而增大，在随炉缓慢冷却过程中，碳以铬的复合碳化物形态从奥氏体中析出并分布在晶界。这是伸长率下降的根本原因。见表5。 6.2 ASTM A439-83热处理的工艺
依据以上的分析，我们参照ASTM A439-83热处理的工艺970℃±10℃保温4h 后空冷。铸件经过热处理后碳化物完全变成了珠粒状，并呈弥散状分布于晶界两边。见图8。伸长率和力学性能大幅度提高。见表5。但伸长率相差较大。是什么原因呢？经分析认为，按照客户标准要求，试棒采用单铸试块,我们在单铸试块力学性能合格的基础上又对铸件本体取样。值得注意的是D5B 材质由于它的凝固特性极易产生显微缩松, 显微缩松对试棒的伸长率是有影响的.我们分别把铸件法兰盘的上(上箱)下(下箱)左右制成四个试棒, 铸件法兰盘的上箱中部放有补缩冒口,试棒的有效部位就在冒口径的中部.此处冷却缓慢,晶粒较粗,枝晶发达，并存在显微缩松,导致伸长率较低. 下箱和左右试棒不存在显微缩松,延伸率明显高。
图7 ASTM A439-83热处理的工艺（QTANi35Cr3）
图8 改进热处理后的金相组织（QTANi35Cr3）石墨X 200
表5改进热处理后的力学性能
6.3消除应力热处理工艺
a)升温速率不大于150℃/h，加热到625℃～650℃，保温2小时。
b)截面厚度每增加25mm，保温时间增加1小时。
c)降温速率不大于100℃/h，炉内冷却至200℃出炉空冷。
6.3ISO2892：2007和ASTM A439-83规定高镍奥氏体铸件都以铸态使用，不经热处理。所
以在我国制定的标准中也规定：铸件一般情况下铸态供货。当需方有要求时，按规定的热处理工艺处理。
结论
目前高镍奥氏体球墨铸铁在我国的应用还不普及，工艺还不很成熟，笔者依据几年来生产经验，把已发表的文章作了尽可能的补充，力求完善；对充满度理论进行了再验证。实践证明，当充满度A和碳当量较高时，石墨化更充分，液相线温度更低，为较低的熔炼温度和浇注温度创造了条件，铁液高温氧化性降低，流动性更好。通过工艺试验证明高镍奥氏体球墨铸铁不能采用高温退火缓冷的工艺。可以通过高温退火快速冷却的方法提高其力学性能。由此而改写了ISO标准。高镍奥氏体球墨铸铁有许多类似于普通球铁的工艺性能，有许多可借鉴之处。
致谢：
本文在撰写过程中得到了李传栻高工提供的大量资料，结合本人的生产体会对高镍奥氏体球墨铸铁及其工艺做了综合性的评述，文中对李老的资料多次引用，深表感谢。
参考文献：
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高镍奥氏体球墨铸铁饱和度和碳当量的验证程武超赵新武≤铸造技术≥2009.9. 1097-1101
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。
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(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。
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/b115395760.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
QT500-7
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
高碳当量高强灰铸铁组织性能的研究开题报告
开题报告 题目：高碳当量高强灰铸铁组织性 能的研究
2、强度低。同样的铁水化学成分生产出来的铸件，强度比国外低1~2牌号。 3、耐磨性差、寿命低。 4、断面敏感性大，加工性能差[1]。 其次，与国外的差距还有就是孕育技术落后。国外非常重视方法的研究，发展了各种品种。然而国内品种单一，缺乏质量要求等。 1.3灰铸铁的性能及特点 灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。 良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性[2]。 特点： (1)可获得比铸钢更薄而复杂的铸件，铸件中残余内应力及翘曲变形较铸钢小。 (2)对冷却速度敏感性大，因此薄截面容易形成白口和裂纹，而厚截面又易形成琉松，故灰铸铁件当壁厚超过其临界值时，随着壁厚的增加其力学性能反而显著降低。 (3)表面光洁，因而加工余量比铸钢小，表面加工质量不高对疲劳极限不利影响小。 (4)消振性高，常用来做承受振动的机座。 (5)不允许用于长时间在250度温度下工作的零件。 (6)不同截面上性能较均匀。适于做要求高、而截面不一的较厚（大型）铸件。 (7)成本低廉[3-4]。 1.4灰铸铁的应用 灰铸铁得到广泛的应用，具有良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性。同时，与其他合金相比具有熔点低、充型性好、加工性好、生产设施和成型过程简单以及成本低廉的优越性。如何提高灰铸铁的碳当量和强度是我们研究的内容，加入不同的合金元素能提高灰铸铁的碳当量和强度，应用范围更广了，工件的性能得到很高的提升，所以高碳当量高强度合成灰铸铁成为比较有前景的与铸造有关的材料[5-7]。 1.5灰铸铁主要元素的影响 碳（C） 碳是铸铁的重要元素，它不仅决定石墨的数量和分布形态，而且对流动性、收缩
稀土在铸铁中的应用
稀土在铸铁中的应用 铸铁是稀土应用的主要领域之一，是稀土使用量最大的用户。从20世纪70年代开始，稀土就在球墨铸铁、蠕墨铸铁和灰铸铁中得到广泛应用。经过30多年的开发研究，稀土在铸铁领域中的应用工艺技术日臻成熟，其使用量一直在国内占第一位，并取得了巨大的技术进步。 稀土元素在铸造合金中的应用始于球墨铸铁（1948年）。它虽然开始于蒙昧时代，但在工业中大量应用于铸造合金的各个领域则是在20世纪50～60年代，即在启蒙时代。进入70年代以后，稀土在铸造合金中的应用，在数量和质量方面均达到了空前的水平，也就是说70年代，在稀土铸造合金领域的应用与其他领域一样进入了黄金时代。 一、稀土在各类铸铁中的研究与应用 1 球墨铸铁 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