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我國高強度灰鑄鐵件與國外相比，主要差距是強度低、耐磨性差、壽命低、斷面敏感性大、加工性差。高強度灰鑄鐵的著眼點是提高碳當量，在保證良好的鑄造性能的同時獲得高的強度。但為獲得強度高、性能穩定和品質均一的鑄鐵件，又必須嚴格控制碳當量，并從熔煉、檢測等方面來予以保證。目前國外對高強度灰鑄鐵的生產，除作常規檢測外，還提出了十項新的檢驗指標，即鐵水溫度、鐵水純凈度、共晶團數、共晶度、相對硬度、相對強度、品質因數、彈性模數、過冷度、過冷度比。其中，共晶度一般在0.8-1.0左右較好；相對強度為1.15-1.20時，鑄鐵的性能最理想；相對硬度在0.8-1.0時，切削性能良好。品質因數愈高，材質愈好。過冷度一般控制在,6-8度之間，這時孕育效果最佳；過冷度比通常控制在1.5-2.5之間；彈性模數之值愈大，鑄鐵抗拉強度愈大；共晶團愈細，鑄鐵的強度愈高。通過對上述指標的嚴格控制可達到穩定的質量。我國高強度灰鑄鐵研究的重點是：a提高鐵液溫度，改善鑄鐵冶金質量，采用合成鑄鐵熔煉工藝；b 加強孕育處理技術，尤其是強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調整化學成分、控制鑄鐵的Si/C比，以獲得高強度低應力鑄鐵。國內的實踐表明，若使Si/c比值在0.5-0.9，再加以適當的孕育和合金化，可獲得具有良好綜合力學性能的高強灰鑄鐵。另外，調整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度低應力鑄鐵。目前，我國的工廠大多無爐前快速測定C,Si含量的儀器，因而不能及時掌握C,Si的變化情況C,Si含量波動很大，致使鑄件質量難以穩定，這是今后急需解決的一個問題。鑄鐵薄壁化、輕量化、強韌化是為了滿足工程界對工程材料節能性、回用性兩方面的要求，適應“人類可持續發展戰略”的需要。對汽車工業而言，降低整車自重對節能、減少廢氣排放有關鍵性的意義。鑄件的“薄壁高強”化正在工程界成為一種趨勢，其技術應用也將日益成熟并迅速拓展，在可以預見的將來，3-5mm的高強薄壁球鐵件將會大量出現在一般機電產品中。所謂“薄壁高強”，即生產中所指壁厚為4-6mm（國外為3.0-3.5mm），抗拉強度大于250MPa。而國內目前大多數工廠發動機仍使用HT200牌號材質標準。就材質而論，其主要原因是大多數工廠采用沖天爐熔煉，鐵液指標達不到要求， 特別是鐵液溫度低和化學成分波動大，使該類產品鑄件難以控制，從而導致廢品率高。其中屬于材質方面的主要是性能達不到高牌號要求，斷面均勻性差，滲漏嚴重，熱疲勞性能差。我國在“六五”至“八五” 期間，經過科研院所、大專院校與生產廠家的聯合攻關，對高強薄壁鑄鐵件的研究取得了較大進展，縮短了與國外先進水平的差距。與國外同類產品相比，在鑄件的使用性能和品質穩定性方面，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，汽油機為30萬km，柴油機大于50萬km。而國內分別是10-15萬km和25萬km。汽缸套使用壽命國外可達到6000-8000h，而國內只有 3000-5000h。由于耐磨性與材料的綜合性能密切相關，為滿足發動機不斷強化的要求，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，已成為當前國內外學者和工程技術人員研究的重點之一。

2.2.2發展球鐵新品種、采用新的球鐵生產工藝(1) 加強薄壁和大斷面鑄態球鐵技術的開發和應用。要保證鑄件的力學強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性能得到改善。最重要的兩個方面，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）元素的加入是實現高強度薄壁球鐵鑄造的關鍵。該技術的核心是在鑄造（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關鍵，同時嚴格控制P≤0.04%-0.06%,Be=0.003%-0.007%。實驗證實，當Mg/S≥5時，易生成白口；而RE/S≤2(時，出現球化不良；RE/S≥2.5時，也易出現白口。故在一般情況下要求硫含量越低越好的鑄鐵，此時（薄壁狀態）為了一定的球化率、晶粒細化和減少白口，則必須保持一定比例的硫含量。此點對于以廢鋼（S較少）為主要原料的熔煉廠應特別予以注意。(2) 繼續開發和應用奧-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應用。奧貝球鐵的基體組織由板狀或針狀鐵素體25%-50%的穩定殘余奧氏體和碳化物組成，有時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，其常規化學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，其熱處理費用高，難以普及，且因殘余奧氏體向馬氏體轉變這一加工硬化現象使得加工困難。國外出現了中斷熱落砂法、中斷正火法等新的生產奧-貝球鐵工藝，這些生產工藝成本低、能耗少，且可行，因而具有研究和推廣的實際意義。(3) 發展奧氏體球鐵。奧氏體球鐵在石油、化工、海洋與船舶、儀器儀表、食品、動力與冷凍、以及核工程等許多領域都具有廣闊的應用前景，因而成為近年來球鐵領域中的一個新的研究重點。盡管目前產量還不大，但有些國家卻發展很快，尤其德國的產量每年以10%的速度遞增，并且，一種以GGG-NiGrNb20-2為牌號的可焊接奧氏體球鐵已在德國問世，其化學成分（%）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， 最近又出現了15%Ni-5%Mn,20%Ni-4%Mn系的經濟性很好、低溫用奧氏體球鐵。GGG-NiMn137牌號也開始用于制造熱核反應堆外殼承重結構、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弱點，因此有待開發，尤其是高Ni奧氏體球鐵。(4) 采用新的球鐵生產工藝。在熔煉方面，最好采用感應電爐或沖天爐-電爐雙聯熔煉，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質的高溫低硫原鐵液。在球化處理方面，現在國內外已有的方法達8種以上，國外廣泛采用GF轉包法和包蓋法，我國也正在推廣使用。在孕育方面，孕育劑的選擇應在一定的鑄件冷卻速度下使球化—孕育有一個最佳的搭配。孕育方法以瞬時孕育為佳，近十多年來，國內外已發展了五六種新的瞬時孕育工藝。此外，近年來發展的鐵液過濾凈化技術也已得到推廣應用，成為提高球鐵質量的一種很好的措施。2.2.3 發展孕育技術孕育推動了高強度灰鑄鐵的發展，并使球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵的生產更趨完美。凡是經過孕育處理的鑄鐵，都具有石墨細化、組織均勻和壁厚敏感性小的特點。隨著工業的發展，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。孕育處理已經成為生產優質鑄鐵產品的一種重要手段。在現代鑄鐵的生產中，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繼續下去。過去，對孕育的發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，特別

是遲后孕育，受到了人們的重視。因此，今后在發展孕育劑的同時，對孕育問題的注意力可能轉向發展新的孕育方法。另外，必須在鐵液質量、鐵液成分、爐料組成、孕育技術、爐前快速檢驗與控制等環節采取措施，克服鑄造性能、白口傾向、力學性能以及希望高碳當量之間的矛盾。2.2.4發展合金鑄鐵合金化是提高鑄鐵性能的重要手段之一，隨著生產日益發展，鑄鐵合金化或微合金化必將發揮重要的作用。必須結合當地資源不斷開拓合金鑄鐵新品種， 利用先進手段不斷加深對現用合金鑄鐵的認識。2.2.5發展鑄鐵件表面強化技術對于特殊應用場合，往往希望鑄件表層具有特殊的性能。傳統鑄件的整體強化導致零件整體鑄造時工藝性能惡化、生產過程復雜、廢品率增加和合金元素浪費，并且增加了成本，從而限制了鑄鐵材質優點的發揮。鑄鐵件表面層激光強化處理和鑄件表面合金化技術可以在普通鑄件表面形成冶金結合的合金層，使鑄件具有復合性能，以適應于特殊的應用場合。上述技術已經逐步用于耐磨零件的生產，取得了明顯的成效。總之，上述鑄鐵技術不是孤立的，加強鑄鐵復合化技術的研究和應用，以系統工程的觀點采取綜合措施，是獲得優質、高強鑄件的根本保證。在此基礎上，加強質量管理、采用先進的檢測手段、提高鑄件的尺寸精度和表面質量也是必不可少的環節文章來自億源量具。網址：www.jhalj.com

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