近些年來，由于對灰鑄鐵的強度要求越來越高，灰鑄鐵的組織特征發(fā)生了很大的變化，也帶來了度灰鑄鐵切削加工性能變差這一普遍關注的問題。度灰鑄鐵的切削加工性能較差，其主要原因與其組織組成相中石墨的形態(tài)、數(shù)量、尺寸、分布以及珠光體基體的特征相關。 本文通過調整Si/C比、合金化元素加入量以及改變孕育劑種類來影響灰鑄鐵的石墨、珠光體以及初生奧氏體形態(tài)，從而獲得更高的抗拉強度以及更好的切削加工性能。 從金相組織方面，提高Si/C比會減少石墨數(shù)量，增強基體強度；加入合金化元素進行變質可以使石墨變得更加彎曲細小，并能夠提高基體強度。從灰鑄鐵的力學性能上來看，提高Si/C比能大幅提高其力學性能，隨著合金化元素加入量的提高也可以提高其力學性能，在考察的孕育劑中，硅鋯錳孕育劑提高力學性能的效果佳。
從加工性能上看來，提高Si/C比使加工性能嚴重惡化，隨著合金化元素加入量增加，加工性能先提高后降低，在考察的孕育劑中，硅鋯錳孕育劑提高加工性能和力學性能的效果也為佳。 通過分析拉伸過程以及切削加工過程中度灰鑄鐵的石墨變形規(guī)律，揭示出石墨對度灰鑄鐵抗拉強度與加工性能的影響機制。在拉伸過程中，石墨作為夾雜分布在集體組織中，石墨形態(tài)對度灰鑄鐵的抗拉強度有很大的影響。石墨越彎曲，石墨端部角度越鈍，抗拉強度越好。在切削加工過程中，由于剪切力的作用，度灰鑄鐵組織中的石墨將發(fā)生規(guī)律性的變形，增加石墨的數(shù)量能夠減輕切削加工過程中的抗力、降低刀具的磨損，改善度灰鑄鐵的切削加工性能。通過石墨對度灰鑄鐵的性能影響的研究，

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合新型孕育劑,使不同厚度部位的力學性能都能達到要求。 掃描電鏡和能譜分析的結果表明,在不同牌號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,蠕蟲狀、橢球狀、棒狀等。由此可見,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、高溫燒結后石墨球核心物質的分析等各種途徑對石墨球核心物質的分析可以得出,量元S、Bi等在石墨球形核的過程中起著至關重要的作用,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。 透射電鏡研究結果表明,石墨的核心物質可能是一個顆粒,也可能是兩個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)電子衍射圖譜標定的結果可知,核心物質確實存在γ-MnS。綜合XRD、EDS以及TEM的測試結果,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通過孕育處理引入Ca后,反應生成了六方硅酸鹽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。

工業(yè)化試驗結果表明:采用喂線工藝生產(chǎn)FCD700球墨鑄鐵凸輪軸時,鑄件球化率、石墨球尺寸等級等參數(shù)都優(yōu)于原沖入法工藝,且鑄件力學性能的穩(wěn)定性得到很大改善,球化處理效果穩(wěn)定,重現(xiàn)性好;喂線技術工藝對鐵水增硅量小,可大量使用回爐料,降低了生產(chǎn)成本,并能靈活調整氣壓澆注機內鎂殘量的波動;同時喂線處理工藝在很大程度上了球化作業(yè)時煙氣對環(huán)境的影響和污染,降低了工人勞動強度。
分析了低碳鐵水中的元素與孕育劑中的元素對低碳球鐵球化與性能的影響。結果表明：經(jīng)SX變質劑處理后的低碳鐵水可以獲得細小、分布較廣的石墨球，低碳球鐵的綜合性能不低于傳統(tǒng)球鐵，在鑄態(tài)下就可以達到QT700-2的水平。但成本卻大為降低。 低碳球鐵在鑄態(tài)下的抗拉強度可達750MPa，沖擊韌性可達20J／cm~其中石墨球直徑在5～20基體以珠光體為主，有少量的鐵素體與滲碳體。對低碳球鐵的強化與韌化做了初步的分析研究，認為低碳球鐵的韌化處理具有很重要的現(xiàn)實意義。在掃描電鏡(SEM)與透射電鏡(TEM)上觀察石墨球，與傳統(tǒng)石墨球相比低碳球鐵的石墨球呈細小點狀分布，球墨中心聚集有較多的球化元素而在邊緣處分布有反球化元素。石墨球中心存在有氧化 【摘要 一 物、硫化物以及氮化物等組成的復雜的化合物，經(jīng)分析 認為它們是球狀石墨形核的有效核心。后提出進一步 改善低碳球鐵性能的建議。