隨著合金價格的提高,生產(chǎn)成本不斷增加。為降低生產(chǎn)成本,本課題在HT250材質(zhì)的基礎上,采用氮、鈦、鈮對鐵液進行合金化,通過金相組織觀察、SEM分析、EDS分析、拉伸試驗和硬度試驗,研究了氮、鈦、鈮對灰鑄鐵組織及性能的影響規(guī)律。 試驗結(jié)果表明,含氮量為0.0055%～0.013%、含錳量為1.0%-1.36%時,試樣的金相組織為A型石墨+細片狀珠光體+少量鐵素體。隨著含氮、錳量的增加：片狀石墨長度變短、寬度稍有增加,彎曲程度加大,石墨端部鈍化,對基體的割裂作用減弱；細片狀珠光體含量略有增加,珠光體層片間距減?。辉嚇拥目估瓘姸群陀捕戎饾u增大,當含氮量為0.012%、含錳量為1.24%時,試樣的抗拉強度和硬度達到大值,分別為395MPa和260HBW。當鐵液中含氮量≥0.011%時,鑄件表面下開始出現(xiàn)氣孔缺陷。 在適當含氮量(0.0080%左右)基礎上,含鈦量在0.055%-0.149%范圍內(nèi)時,試樣的金相組織為A型和D型石墨+珠光體+少量鐵素體。隨著含鈦量的增加：A型石墨減少,D型石墨增多；鐵素體的含量增多,珠光體的含量減少。
試樣的抗拉強度呈現(xiàn)降低的趨勢,當含鈦量為0.149%時,試樣的抗拉強度小,為230MPa；而試樣的布氏硬度略有增加,當含鈦量為0.149%時,試樣的布氏硬度大,為219HBW。鈦在含氮灰鑄鐵中的存在形式有以下兩種：少部分固溶于基體中,呈均勻分布；大部分與鐵液中的碳、氮形成鈦的碳氮化物,并多以三角形、四邊形及帶棱角的不規(guī)則塊狀鑲嵌于基體之中,呈彌散分布。

普通灰鑄鐵耐熱性差，只能在小于400℃左右的溫度下工作。鑄鐵在高溫下的損壞形式主要是在反復加熱、冷卻過程中發(fā)生相變和氧化，引起鑄鐵的體積膨脹（不可逆）和裂紋的形成。因此，提高鑄鐵耐熱性能的途徑可以采取以下措施。 合金化。在鑄鐵中加入硅、鋁、鉻等合金元素，使鑄鐵表面形成一層致密的SiOAl2OCr2O3氧化膜，保護內(nèi)層不被氧化。 獲得單相鐵素體或奧氏體基體，使其不發(fā)生相變，減少因相變而引起的鑄鐵體積膨脹。 常用耐熱鑄鐵有中硅耐熱鑄鐵、中硅球墨鑄鐵、高鋁耐熱鑄鐵、高鋁球墨鑄鐵、低鉻耐熱鑄鐵和高鉻耐熱鑄鐵等，主要用于制造板、換熱器、坩堝爐、鍋爐、高爐等工業(yè)用爐的耐熱零件。 耐蝕鑄鐵。造成金屬腐蝕的主要形式是電化學腐蝕，提高鑄鐵耐蝕性的主要途徑是合金化。在鑄鐵中加入硅、鋁、鉻等元素能在鑄鐵表面形成一層連續(xù)致密的保護膜；加入鉻、硅、鉬、銅、鎳等元素，可提高鐵素體的電極電位；通過合金化還可獲得單相金屬基體，減少鑄鐵中的電池，這些措施均可有效地提高鑄鐵的耐蝕性。 目前常用耐蝕鑄鐵有高硅鑄鐵、高硅鉬鑄鐵、鋁鑄鐵、鉻鑄鐵等，主要用于化工機械制應釜、盛儲器、管道、閥門、泵體等。