泊头市艺兴铸造厂

 球铁铸件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。
球铁铸件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。
球铁铸件是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。
球铁铸件质量控制与热处理过程的特点
　　其一、球墨铸铁的质量控制
　　球墨铸铁是工业上常用的重要金属材料之一，其在生产、生活中的应用也变得越来越广泛，铸造和冶金工业方面的研究人员对于球墨铸铁铸件的质量愈加关注。球墨铸铁在熔炼过程中需要进行球化处理和孕育处理等工艺流程，其中孕育处理工艺流程是影响球墨铸铁件质量的重要因素，因此，开展球墨铸铁孕育处理过程优化控制方法的研究对于控制球墨铸铁铸件质量有重要意义。
　　对孕育处理工艺和金属熔体凝固过程进行深入研究。以热分析法为实验和理论基础，分析球墨铸铁熔体在凝固冷却过程中与孕育处理效果有关的重要合金参数，结合测控技术设计了一套孕育处理优化控制系统。该系统由三大板块组成，分别是原铁水熔炼板块，孕育处理优化控制板块和随流孕育板块。
　　孕育处理优化控制板块是该系统的核心内容，是具有人机交互界面的，能实时检测铁水状态并且对铁水状态进行动态调控的智能化板块。该板块由三部分组成，分别是计算机，测控单元和喂丝设备。测控单元包括恒流源电路、模拟量输入通道、接口转换器、热分析样杯的相关硬件部分以及具有人机交互界面的软件部分。人机交互界面是利用MicrosoftVisualBasic6.0编写的可执行程序，包括原铁水冶金状态评价单元、孕育处理效果优化控制单元和随流孕育单元，可以显示铁水中重要合金元素含量和热分析冷却曲线以及相关的特征值温度。
　　该系统还具有历史记录查看功能、合金参数添加功能、检测报告生成功能以及手动控制喂丝设备和随流孕育装置的功能。
　　利用孕育处理优化控制系统对不同牌号的球墨铸铁的生产过程进行应用试验。试验结果表明，经过本系统优化调控后的铁水状态适宜进行浇铸，孕育处理效果得到改善，组织中石墨球数量增多，铸件晶粒得到细化，铸件力学性能提高，废品率降低。
　　其二、球墨铸铁热处理过程的特点
　　球墨铸铁由于具有良好的强韧性，因而作为结构材料已得到广泛的应用。近十余年来，马氏体基体球墨铸铁、贝氏体基体球墨铸铁及马氏体一贝氏体基体球墨铸铁作为耐磨材料也已被广泛应用于磨球、衬板、锤头及过流部件等耐磨件。因此，球墨铸铁热处理已成为提高这些耐磨件寿命的重要途径。
　　球墨铸铁件热处理与钢的热处理基本相似，但由于有石墨相的存在，而且其含硅量较高，因此，又有它本身的特点。
　　(1)球墨铸铁是多元合金，主要是铁一碳一硅当、元素，因此，可以近似用Fe-C-Si三元合金相图来研究其固态相变过程。与钢不同，球墨铸铁共析转变是发生在一个相当宽的温度范围内，拦日之个温度范围内同时存在着铁素体、奥氏体和石墨(或渗碳体)三相的稳定(或介稳定)平衡。在马氏体转变的各个不同温度不铁素体和奥氏体有不同的含碳量，所以，控制不同的加热温度和保温时间，淬火(正火)后可以获得不同比例的铁素体和马氏体(珠光体)，从而可以大幅度调整球墨铸铁的力学性能。需要指出，在这个温度区间加热所得到的铁素体，其冷却后的形态多为条块状、破碎状和网状，与通常的牛眼状铁素体不同。这种形态的铁素体有利于塑性和韧性的提高。
　　(2)球墨铸铁化学成分对其临界温度有很大的影响。由于对球墨铸件性能要求不同，其含硅量的变化也较大，而硅对临界温度范围的影响是很大的。一般来讲，含硅量提高1%可提高共析转变的上临界点约40℃，可提高其下临界点约30℃。由此可见：在加热时，硅对上临界点的影响比下临界点的影响为大，同时硅也促使共析转变的临界温度范围变宽。而锰却降低共析转变稳定，锰含量增加100，加热时临界点降低15~18℃，冷却时临界点降低40~50℃。对于普通球墨铸铁与马氏体球墨铸铁，由于锰含量控制较低，故锰对共析转变临界温度的影响可忽略不计。但对以硅、锰为主要合金元素的贝氏体球墨铸铁，锰的影响不可忽略。
　　(3)在热处理过程中，球状石墨作为球铁中的一个相，也参与相变过程。石墨的存在相当于一个“贮碳库”，在加热时，球状石墨表面的碳会部分溶入奥氏体中，供应其平衡所必需的碳量，加热温度愈高，球状石墨溶入奥氏体的碳量愈高，故可以通过控制加热温度来控制奥氏体的含碳量。淬火冷却后可以得到含碳量不同的马氏体。而奥氏体化后的球墨铸铁在共析转变温度以下缓慢冷却时又会析出石墨，或沉积在原有石墨表面上，或形成退火石墨。如冷却速度较快时，其将沿奥氏体晶界析出网状渗碳体。
　　从上述球墨铸铁热处理相变特点来看，热处理时加热温度的选择是相当重要的。由于球墨铸铁含硅量较高，其共析转变临界温度较高，同时石墨的导热性较差，故石墨向奥氏体中的溶解较渗碳体困难。因此，球墨铸铁热处理时，加热温度较高，保温时间也较长。随着奥氏体化温度的提高，奥氏体含碳量增加，如图3所示。而随着奥氏体化温度增高奥氏体溶碳量增加，则淬火冷却后残余奥氏体数量也较多。球墨铸铁在不同加热温度下淬火，经过250℃回火后其硬度和冲击韧性，随着奥氏体化温度升高，其硬度趋向提高，冲击韧性趋向降低。不过奥氏体化温度进一步提高，其硬度增高与冲击韧性降低的趋势则趋向缓和。
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