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我國高強(qiáng)度灰鑄鐵件與國外相比，主要差距是強(qiáng)度低、耐磨性差、壽命低、斷面敏感性大、加工性差。高強(qiáng)度灰鑄鐵的著眼點(diǎn)是提高碳當(dāng)量，在保證良好的鑄造性能的同時(shí)獲得高的強(qiáng)度。但為獲得強(qiáng)度高、性能穩(wěn)定和品質(zhì)均一的鑄鐵件，又必須嚴(yán)格控制碳當(dāng)量，并從熔煉、檢測等方面來予以保證。目前國外對高強(qiáng)度灰鑄鐵的生產(chǎn)，除作常規(guī)檢測外，還提出了十項(xiàng)新的檢驗(yàn)指標(biāo)，即鐵水溫度、鐵水純凈度、共晶團(tuán)數(shù)、共晶度、相對硬度、相對強(qiáng)度、品質(zhì)因數(shù)、彈性模數(shù)、過冷度、過冷度比。其中，共晶度一般在0.8-1.0左右較好；相對強(qiáng)度為1.15-1.20時(shí)，鑄鐵的性能最理想；相對硬度在0.8-1.0時(shí)，切削性能良好。品質(zhì)因數(shù)愈高，材質(zhì)愈好。過冷度一般控制在,6-8度之間，這時(shí)孕育效果最佳；過冷度比通常控制在1.5-2.5之間；彈性模數(shù)之值愈大，鑄鐵抗拉強(qiáng)度愈大；共晶團(tuán)愈細(xì)，鑄鐵的強(qiáng)度愈高。通過對上述指標(biāo)的嚴(yán)格控制可達(dá)到穩(wěn)定的質(zhì)量。我國高強(qiáng)度灰鑄鐵研究的重點(diǎn)是：a提高鐵液溫度，改善鑄鐵冶金質(zhì)量，采用合成鑄鐵熔煉工藝；b 加強(qiáng)孕育處理技術(shù)，尤其是強(qiáng)化孕育鑄鐵的研究和推廣；c研究和推廣低合金化孕育鑄鐵；d調(diào)整化學(xué)成分、控制鑄鐵的Si/C比，以獲得高強(qiáng)度低應(yīng)力鑄鐵。國內(nèi)的實(shí)踐表明，若使Si/c比值在0.5-0.9，再加以適當(dāng)?shù)脑杏�和合金化，可獲得具有良好綜合力學(xué)性能的高強(qiáng)灰鑄鐵。另外，調(diào)整Mn,Si含量，使含Mn量比含Si量高0.2%-1.3%或以上，可以得到另一種高強(qiáng)度低應(yīng)力鑄鐵。目前，我國的工廠大多無爐前快速測定C,Si含量的儀器，因而不能及時(shí)掌握C,Si的變化情況C,Si含量波動(dòng)很大，致使鑄件質(zhì)量難以穩(wěn)定，這是今后急需解決的一個(gè)問題。鑄鐵薄壁化、輕量化、強(qiáng)韌化是為了滿足工程界對工程材料節(jié)能性、回用性兩方面的要求，適應(yīng)“人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”的需要。對汽車工業(yè)而言，降低整車自重對節(jié)能、減少廢氣排放有關(guān)鍵性的意義。鑄件的“薄壁高強(qiáng)”化正在工程界成為一種趨勢，其技術(shù)應(yīng)用也將日益成熟并迅速拓展，在可以預(yù)見的將來，3-5mm的高強(qiáng)薄壁球鐵件將會(huì)大量出現(xiàn)在一般機(jī)電產(chǎn)品中。所謂“薄壁高強(qiáng)”，即生產(chǎn)中所指壁厚為4-6mm（國外為3.0-3.5mm），抗拉強(qiáng)度大于250MPa。而國內(nèi)目前大多數(shù)工廠發(fā)動(dòng)機(jī)仍使用HT200牌號(hào)材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。就材質(zhì)而論，其主要原因是大多數(shù)工廠采用沖天爐熔煉，鐵液指標(biāo)達(dá)不到要求， 特別是鐵液溫度低和化學(xué)成分波動(dòng)大，使該類產(chǎn)品鑄件難以控制，從而導(dǎo)致廢品率高。其中屬于材質(zhì)方面的主要是性能達(dá)不到高牌號(hào)要求，斷面均勻性差，滲漏嚴(yán)重，熱疲勞性能差。我國在“六五”至“八五” 期間，經(jīng)過科研院所、大專院校與生產(chǎn)廠家的聯(lián)合攻關(guān)，對高強(qiáng)薄壁鑄鐵件的研究取得了較大進(jìn)展，縮短了與國外先進(jìn)水平的差距。與國外同類產(chǎn)品相比，在鑄件的使用性能和品質(zhì)穩(wěn)定性方面，還存在著不小的差距。如在材料耐磨性方面，國外汽車一般第一次大修里程，汽油機(jī)為30萬km，柴油機(jī)大于50萬km。而國內(nèi)分別是10-15萬km和25萬km。汽缸套使用壽命國外可達(dá)到6000-8000h，而國內(nèi)只有 3000-5000h。由于耐磨性與材料的綜合性能密切相關(guān)，為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)不斷強(qiáng)化的要求，改善缸體的組織與性能和研究缸體新材料與新工藝，提高缸體耐磨性和使用壽命，已成為當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者和工程技術(shù)人員研究的重點(diǎn)之一。

2.2.2發(fā)展球鐵新品種、采用新的球鐵生產(chǎn)工藝(1) 加強(qiáng)薄壁和大斷面鑄態(tài)球鐵技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。要保證鑄件的力學(xué)強(qiáng)度和切削加工等性能不致因壁厚減小而降低，其基本途徑就是使球墨鑄鐵的力學(xué)性能得到改善。最重要的兩個(gè)方面，一是白口化傾向的減低和抑制，二是石墨組織的改善。球化劑的合理選用和稀土（RE）元素的加入是實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度薄壁球鐵鑄造的關(guān)鍵。該技術(shù)的核心是在鑄造（熔煉）工藝中要保證RE/S=2-2.5。球化劑要選用Fe-Si-Mg-RE-Ca系材料，其中稀土元素（Ce.La.Pr）的加入并使之與硫保持一定比例是球化技術(shù)關(guān)鍵，同時(shí)嚴(yán)格控制P≤0.04%-0.06%,Be=0.003%-0.007%。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)Mg/S≥5時(shí)，易生成白口；而RE/S≤2(時(shí)，出現(xiàn)球化不良；RE/S≥2.5時(shí)，也易出現(xiàn)白口。故在一般情況下要求硫含量越低越好的鑄鐵，此時(shí)（薄壁狀態(tài)）為了一定的球化率、晶粒細(xì)化和減少白口，則必須保持一定比例的硫含量。此點(diǎn)對于以廢鋼（S較少）為主要原料的熔煉廠應(yīng)特別予以注意。(2) 繼續(xù)開發(fā)和應(yīng)用奧-貝球鐵。奧-貝球鐵是近幾十年來鑄鐵冶金研究的重大成就之一，它是迄今為止具有最好綜合性能的一種球鐵，尤其是高的彎曲疲勞性能和良好的耐磨性，因而獲得廣泛的注目和開發(fā)應(yīng)用。奧貝球鐵的基體組織由板狀或針狀鐵素體25%-50%的穩(wěn)定殘余奧氏體和碳化物組成，有時(shí)有少量的馬氏體存在，一般通過850-900度奧氏體化后在300-450度等溫淬火來獲得，其常規(guī)化學(xué)成分與通常的鐵素體或珠光體球鐵一樣。采用等溫淬火來獲得奧-貝球鐵，其熱處理費(fèi)用高，難以普及，且因殘余奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變這一加工硬化現(xiàn)象使得加工困難。國外出現(xiàn)了中斷熱落砂法、中斷正火法等新的生產(chǎn)奧-貝球鐵工藝，這些生產(chǎn)工藝成本低、能耗少，且可行，因而具有研究和推廣的實(shí)際意義。(3) 發(fā)展奧氏體球鐵。奧氏體球鐵在石油、化工、海洋與船舶、儀器儀表、食品、動(dòng)力與冷凍、以及核工程等許多領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景，因而成為近年來球鐵領(lǐng)域中的一個(gè)新的研究重點(diǎn)。盡管目前產(chǎn)量還不大，但有些國家卻發(fā)展很快，尤其德國的產(chǎn)量每年以10%的速度遞增，并且，一種以GGG-NiGrNb20-2為牌號(hào)的可焊接奧氏體球鐵已在德國問世，其化學(xué)成分（%）為：C≤3.0，Si1.5-2.6,Mn0.5-1.5,P≤0.4,Nb0.1-0.2,Ni18-22,Gr1.2-2.5,Mg0.08。瑞士Sulzer研制的新型Ni-Mn奧氏體球鐵在-196度下仍具有很好的沖擊韌性， 最近又出現(xiàn)了15%Ni-5%Mn,20%Ni-4%Mn系的經(jīng)濟(jì)性很好、低溫用奧氏體球鐵。GGG-NiMn137牌號(hào)也開始用于制造熱核反應(yīng)堆外殼承重結(jié)構(gòu)、核潛艇高壓殼體等。我國鎳的貯量占世界第一位，而奧氏體球鐵的研究還是一個(gè)弱點(diǎn)，因此有待開發(fā)，尤其是高Ni奧氏體球鐵。(4) 采用新的球鐵生產(chǎn)工藝。在熔煉方面，最好采用感應(yīng)電爐或沖天爐-電爐雙聯(lián)熔煉，特別是沖天爐—爐外脫硫—電爐保溫的工藝流程能為制取球鐵提供優(yōu)質(zhì)的高溫低硫原鐵液。在球化處理方面，現(xiàn)在國內(nèi)外已有的方法達(dá)8種以上，國外廣泛采用GF轉(zhuǎn)包法和包蓋法，我國也正在推廣使用。在孕育方面，孕育劑的選擇應(yīng)在一定的鑄件冷卻速度下使球化—孕育有一個(gè)最佳的搭配。孕育方法以瞬時(shí)孕育為佳，近十多年來，國內(nèi)外已發(fā)展了五六種新的瞬時(shí)孕育工藝。此外，近年來發(fā)展的鐵液過濾凈化技術(shù)也已得到推廣應(yīng)用，成為提高球鐵質(zhì)量的一種很好的措施。2.2.3 發(fā)展孕育技術(shù)孕育推動(dòng)了高強(qiáng)度灰鑄鐵的發(fā)展，并使球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵的生產(chǎn)更趨完美。凡是經(jīng)過孕育處理的鑄鐵，都具有石墨細(xì)化、組織均勻和壁厚敏感性小的特點(diǎn)。隨著工業(yè)的發(fā)展，勢必有大量廢鋼要利用，電爐熔煉在鑄鐵熔煉中的地位日益突出。在該種熔煉、爐料條件下，孕育更是必不可少。孕育處理已經(jīng)成為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄鐵產(chǎn)品的一種重要手段。在現(xiàn)代鑄鐵的生產(chǎn)中，灰鑄鐵以及球墨鑄鐵孕育處理的重要性正越來越受到人們的重視，而且這種情況肯定還會(huì)繼續(xù)下去。過去，對孕育的發(fā)展往往寄希望于新的孕育劑，這無疑是必要的。但近年來，孕育方法的改進(jìn)，特別

是遲后孕育，受到了人們的重視。因此，今后在發(fā)展孕育劑的同時(shí)，對孕育問題的注意力可能轉(zhuǎn)向發(fā)展新的孕育方法。另外，必須在鐵液質(zhì)量、鐵液成分、爐料組成、孕育技術(shù)、爐前快速檢驗(yàn)與控制等環(huán)節(jié)采取措施，克服鑄造性能、白口傾向、力學(xué)性能以及希望高碳當(dāng)量之間的矛盾。2.2.4發(fā)展合金鑄鐵合金化是提高鑄鐵性能的重要手段之一，隨著生產(chǎn)日益發(fā)展，鑄鐵合金化或微合金化必將發(fā)揮重要的作用。必須結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源不斷開拓合金鑄鐵新品種， 利用先進(jìn)手段不斷加深對現(xiàn)用合金鑄鐵的認(rèn)識(shí)。2.2.5發(fā)展鑄鐵件表面強(qiáng)化技術(shù)對于特殊應(yīng)用場合，往往希望鑄件表層具有特殊的性能。傳統(tǒng)鑄件的整體強(qiáng)化導(dǎo)致零件整體鑄造時(shí)工藝性能惡化、生產(chǎn)過程復(fù)雜、廢品率增加和合金元素浪費(fèi)，并且增加了成本，從而限制了鑄鐵材質(zhì)優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮。鑄鐵件表面層激光強(qiáng)化處理和鑄件表面合金化技術(shù)可以在普通鑄件表面形成冶金結(jié)合的合金層，使鑄件具有復(fù)合性能，以適應(yīng)于特殊的應(yīng)用場合。上述技術(shù)已經(jīng)逐步用于耐磨零件的生產(chǎn)，取得了明顯的成效�？傊�，上述鑄鐵技術(shù)不是孤立的，加強(qiáng)鑄鐵復(fù)合化技術(shù)的研究和應(yīng)用，以系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)采取綜合措施，是獲得優(yōu)質(zhì)、高強(qiáng)鑄件的根本保證。在此基礎(chǔ)上，加強(qiáng)質(zhì)量管理、采用先進(jìn)的檢測手段、提高鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量也是必不可少的環(huán)節(jié)文章來自億源量具。網(wǎng)址：www.jhalj.com

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