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??；試樣的抗拉強度和硬度逐漸增大,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。

鑄鐵型材切削抗力大于砂鑄件，小于鋼件，表面光潔度高。與砂鑄件、鋼相比，鑄鐵型材在不同切削速度下，表面光潔度相對波動較小，不但在低速（<50m/min），而且在高速(>200m/min）切削時，均能保證表面粗糙度不大于20μm：加工余量與加工工時均減少50%；提高機械加工能力10～50%；切削性能好，比砂鑄件節(jié)電50%以上；刀具消耗減少70%，與鋼和砂鑄件相比，刀具壽命延長2～3倍。使用鑄鐵型材，比使用砂型鑄件和鋼，零件的總成本下降50%。普通灰鑄鐵型材的顯組織為細小的片狀石墨(為一層細小的D型石墨，內(nèi)部為細小的A型石墨)和基體?？缮a(chǎn)A型(80％以上）和D型(80％以上}石墨為主的灰鐵型材。球墨鑄鐵型材組織中石墨細小圓整，球化率高，球數(shù)多，無晶問碳化物，是生產(chǎn)ADI產(chǎn)品的佳基材；蠕墨鑄鐵型材蠕蟲狀石墨數(shù)量及形形態(tài)要求由供需雙方協(xié)商而定。