球墨鑄鐵是指鐵液經球化處理后，使石墨大部或全部呈球狀形態的鑄鐵。與灰鑄鐵比較，球墨鑄鐵的力學性能有顯著提高。因為它的石石墨呈球狀，對基體的切割作用最小，可有效地利用基體強度的70％～80％(灰鑄鐵—般只能利用基體強度的30％)。球墨鑄鐵還可以通過合金化和熱處理，進一步提高強韌性、耐磨性、耐熱性和耐蝕性等各項性能。球墨鑄鐵自1947年問世以來，就獲得鑄造工作者的青睞，很快地投入了工業性生產。而且，各個時期都有代表性的產品或技術。20世紀50年代的代表產品是發動機的球墨鑄鐵曲軸，20世紀60年代是球墨鑄鐵鑄管和鑄態球墨鑄鐵，20世紀70年代是奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵，20世紀80年代以來是厚大斷面球墨鑄鐵和薄小斷面(輕量化、近終型)球墨鑄鐵。   如今，球墨鑄鐵已在汽車、鑄管、機床、礦山和核工業等領域獲得廣氾的應用。據統計，2000年世界的球墨鑄鐵產量已超過1500萬噸。球墨鑄鐵中常見的石墨形態有球狀、團狀、開花、蠕虫、枝晶等几類。其中，最具代表 性的形態是球狀。在光學顯微鏡下觀察球狀石墨，低倍時，外形近似圓形；高倍時，為多邊形，呈輻射狀，結構清晰。經深腐蝕的試樣在SEM中觀察，球墨表面不光滑，起伏不平，形成一個個泡狀物。經熱氧腐蝕或離子轟擊后的試樣在SEM中觀察，球墨呈年輪狀紋理，且被輻射狀條紋劃分成多個扇形區域；經應力腐蝕(即向試樣加載應力)后觀察，呈現年輪狀撕 裂和輻射狀開裂。球墨是垂直(0001)面向各個方向生長的，從而形成很多個從核心向外輻射的角錐體(二維為扇形區域)，(0001)面即呈年輪狀排列。在SEM中看到的年輪狀及輻射狀條紋(或裂紋)，就是球墨晶體學特征的反映。   球墨鑄鐵一般為過共晶成分，因此球狀石墨的長大，應包括兩個階段：①先共晶結晶階段，球墨核心形成后，在鐵液及貧碳富鐵的奧氏體暈圈中長大。②共晶結晶階段，球墨週圍形成奧氏體外殼，即球墨-奧氏體共晶團。此時，球墨是在奧氏體殼包圍下長大的。雖然球墨在共晶階段的長大速度比在液態階段遲緩，但球墨的大部分是在共晶階段長大的。球墨鑄鐵的共晶團比灰鑄鐵的共晶團細小，其數量約為灰鑄鐵的50～200倍。還應說明，球墨鑄鐵的共晶結晶是一種變態共晶，即球墨和奧氏體均可在單獨、互不依存的情況下長大。   球化處理是球墨鑄鐵的關鍵工序。大致來說，球化處理的曆史經歷了兩個階段：①20世紀50年代，以純鎂和壓入法為主：②20世紀60年代中期開始，以稀土鎂合金球化劑和沖入法為主，還相繼採用了蓋包法、型內法和密流法，20世紀80年代又採用了喂絲法工藝。將純鎂與稀土鎂球化劑比較：純鎂的球化能力強，球墨圓整，白口化傾向小，缺點是反應激烈，鐵液沸騰，安全性差，還難以避免縮松、夾渣和皮下氣孔等鑄造缺陷；合金球化劑的稀土，有脫硫去氣的作用，能減少縮松、夾渣等鑄造缺陷，生產也較安全，但石墨的圓整度往往稍遜于純鎂處理的球墨鑄鐵，且白口化傾向較大。   孕育處理是球化處理后不可或缺的工序。它能促進石墨化，增加石墨球數，提高石墨圓整度。但加強孕育並不是一味提高孕育量和增加孕育次數。孕育過量，反而會造成孕育缺陷，如縮松、縮孔和石墨漂浮等：孕育劑顆粒大，未曾熔化，殘留于鑄件內，會成為“硬點”。孕育處理是受多種因素制約的，睹如孕育劑種類，孕育劑粒度、孕育劑數量、孕育方式、鐵液溫度和孕育位置等等，總之應使處於飽和孕育狀態的鐵液盡可能接近鐵液凝固的瞬間，這樣才能以最小的孕育重達到最大的孕育效果。   表3中8個牌號的球墨鑄鐵，QT900-2一般用熱處理制取(例如等溫淬火)，其餘7個牌號分別為珠光體、珠光體+鐵素體和鐵素體球墨鑄鐵。在球墨鑄鐵生產初期，這些牌號都是用正火或退火獲得基體組織的，如今都可以由鑄態制取了。   生產鑄態鐵素體球墨鑄鐵必須注意：①採用低錳w(Mn)<0.03％、低磷w(P)<0.07％、低硫w(S)<0.025％生鐵。還應考慮促進碳化物形成元素的影響：碳化物係數CS=Mn+15Cr+20V+30B+10S+7Mo+5Sn+1.5P，其值應取CS<0.8。②控制終硅量，在鐵素體達到要求的前提F，儘量降低終硅量。例如，美國某些工廠的終硅量為w(Si)2.2％～2.4％。③降低終硅量又要不出現白口，就應該加強孕育，採用澆口杯孕育、型內孕育等後期孕育工藝，增加石墨球數，這對薄壁鑄件尤為重要。④控制殘留稀土的w(RE)，薄壁鑄件為0.015％～0.03％，厚壁鑄件為0.02％～0.04％。   生產鑄態珠光體球墨鑄鐵必須注意：①採用低磷低硫生鐵，嚴格控制有害微量元素的含量。②”(Mn)以0.25％～0.50％為宜。⑧為了增加珠光體含量，常用的合金化元素有銅、錫、銻等；若以銅對珠光體的作用為1，則錫、銻的作用分別為10倍和100倍。厚壁鑄件宜加入適量的銅。錫易形成晶間碳化物，加入量要控制。④加強孕育，防止出現碳化物。   各種牌號鑄態球墨鑄鐵中珠光體與鐵素體的相對數量，與球墨鑄鐵生產的初期比較，珠光體球墨鑄鐵中的鐵素體量己上升。例如，QT700-2允許鐵素體為35％(體積分數)，這已趨向于混合基體了。   球墨鑄鐵的鑄造缺陷如縮孔、縮松、夾渣、反白口等，是其他鑄鐵都有的，有些缺陷如球化不良、球化衰退等，則是球墨鑄鐵特有的。

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