中國(guó)古代的鑄鐵，在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期里含硅量都偏低，在約2000年前的西漢時(shí)期，中國(guó)鐵器中的球狀石墨，就已由低硅的生鐵鑄件經(jīng)柔化退火的方法得到。這是中國(guó)古代鑄鐵技術(shù)的重大成就，也是冶金史上的奇跡。球墨鑄鐵以其優(yōu)良的性能，在使用中有時(shí)可以代替昂貴的鑄鋼和鍛鋼，在機(jī)械制造工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。冶金行業(yè)過(guò)去一直認(rèn)為球墨鑄鐵是英國(guó)人于1947年發(fā)明的。西方某些學(xué)者甚至聲稱(chēng)，沒(méi)有現(xiàn)代科技手段，發(fā)明球墨鑄鐵是不可想象的。1981年，中國(guó)球鐵專(zhuān)家采用現(xiàn)代科學(xué)手段，對(duì)出土的513件古漢魏鐵器進(jìn)行研究，通過(guò)大量的數(shù)據(jù)斷定漢代中國(guó)就出現(xiàn)了球狀石墨鑄鐵。有關(guān)論文在第科技史大會(huì)上宣讀，轟動(dòng)了鑄造界和科技史界。冶金史專(zhuān)家于1987年對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證后認(rèn)為：古代中國(guó)已經(jīng)摸索到了用鑄鐵柔化術(shù)制造球墨鑄鐵的規(guī)律，這對(duì)冶金史作重新分期劃代具有重要意義。
近日，公司接到一份出口意向訂單，急需數(shù)噸Φ400mm水平連鑄鑄鐵型材。這已超出了Φ360mm超大規(guī)格生產(chǎn)能力范圍，工藝完全不同，設(shè)備完全不匹配，公司從來(lái)沒(méi)有嘗試過(guò)。、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)大潮激流澎湃，不乏弄潮兒向濤搏擊。經(jīng)理牛曉宇抓住市場(chǎng)有利時(shí)機(jī)，毫不猶豫接受了挑戰(zhàn)。他集中班子成員和技術(shù)骨干，成立專(zhuān)項(xiàng)攻關(guān)小組，認(rèn)真研究討論，歸納工藝要點(diǎn)，制定生產(chǎn)方案。由于生產(chǎn)線能力有限，一系列設(shè)備均需擴(kuò)容、改造，加上客戶(hù)要求一周內(nèi)完成任務(wù)，這無(wú)疑成為一項(xiàng)寵大而艱巨的工程。說(shuō)干說(shuō)干。在攻關(guān)組組長(zhǎng)、經(jīng)理牛曉宇的帶領(lǐng)下，攻關(guān)組成員、生產(chǎn)副經(jīng)理王茂榮和連鑄車(chē)間主任王建衛(wèi)及相關(guān)人員立馬投入戰(zhàn)斗。按照方案，首先是結(jié)晶器模具工藝改造，設(shè)計(jì)加工Φ400mm引頸頭；其次是鐵水液面、拉拔澆注和水溫控制；然后是生產(chǎn)線裝備改造，特別是牽引機(jī)牽引能力的調(diào)配。

隨著新型孕育劑的加入,球墨鑄鐵梯形試塊的厚度由50mmm減少到10mm,其硬度值從177.0N/mm2增加到232.7N/mm硬度值增加了55.7N/mm相對(duì)于添加前的從165.7N/mm2增加到236.3N/mm增加了70.6N/mm增加的幅度較小,這說(shuō)明由于厚度的變化引起的斷面敏感性較小,這就為生產(chǎn)厚大變截面球鐵件提供了一種的復(fù)合新型孕育劑,使不同厚度部位的力學(xué)性能都能達(dá)到要求。 掃描電鏡和能譜分析的結(jié)果表明,在不同牌號(hào)的球鐵鐵水中添加這種新型孕育劑后,從球墨鑄鐵中萃取出來(lái)的石墨球絕大多數(shù)呈現(xiàn)出近似圓球的形狀,而不添加新型孕育劑時(shí)石墨球有很多呈現(xiàn)出各種典型的不圓整狀態(tài),比如,蠕蟲(chóng)狀、橢球狀、棒狀等。由此可見(jiàn),新型孕育劑的添加有利于石墨球圓整度的提高。
接著我們采用萃取球墨-壓扁法、層磨法、高溫?zé)Y(jié)后石墨球核心物質(zhì)的分析等各種途徑對(duì)石墨球核心物質(zhì)的分析可以得出,量元S、Bi等在石墨球形核的過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用,正是它們與鐵水中的各種金屬元素發(fā)生反應(yīng)生成各種氧化物、硫化物以及金屬間化合物等,增加了石墨球形核的核心,從而達(dá)到增加石墨球數(shù)量,提高其圓整度的作用。 透射電鏡研究結(jié)果表明,石墨的核心物質(zhì)可能是一個(gè)顆粒,也可能是兩個(gè)顆粒連在一起共同作為石墨核心,其尺寸大都為2-3um,由選區(qū)電子衍射圖譜標(biāo)定的結(jié)果可知,核心物質(zhì)確實(shí)存在γ-MnS。綜合XRD、EDS以及TEM的測(cè)試結(jié)果,我們推斷石墨核心的發(fā)源地為Mn、Ca、Mg等的硫化物以及金屬間化合物CeBi,外層為頑輝石MgO·SiO2及鎂橄欖石2MgO·SiO通過(guò)孕育處理引入Ca后,反應(yīng)生成了六方硅酸鹽CaO·SiOCaO·Al2O3·2SiO它們與石墨的晶格失配度較低,石墨可以在其表面上形核析出。