隨著合金價(jià)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(chǔ)上,采用氮、鈦、鈮對鐵液進(jìn)行合金化,通過金相組織觀察、SEM分析、EDS分析、拉伸試驗(yàn)和硬度試驗(yàn),研究了氮、鈦、鈮對灰鑄鐵組織及性能的影響規(guī)律。 試驗(yàn)結(jié)果表明,含氮量為0.0055%～0.013%、含錳量為1.0%-1.36%時(shí),試樣的金相組織為A型石墨+細(xì)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(xì)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(qiáng)度和硬度逐漸增大,當(dāng)含氮量為0.012%、含錳量為1.24%時(shí),試樣的抗拉強(qiáng)度和硬度達(dá)到大值,分別為395MPa和260HBW。當(dāng)鐵液中含氮量≥0.011%時(shí),鑄件表面下開始出現(xiàn)氣孔缺陷。 在適當(dāng)含氮量(0.0080%左右)基礎(chǔ)上,含鈦量在0.055%-0.149%范圍內(nèi)時(shí),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(qiáng)度呈現(xiàn)降低的趨勢,當(dāng)含鈦量為0.149%時(shí),試樣的抗拉強(qiáng)度小,為230MPa；而試樣的布氏硬度略有增加,當(dāng)含鈦量為0.149%時(shí),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。

用水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 每種規(guī)格鑄鐵型材都有一個(gè)合理的鑄造速度范圍，影響鑄造速度的因素比較多，其影響作用也比較復(fù)雜，例如結(jié)晶器的導(dǎo)熱能力、結(jié)晶器冷卻的均勻性、鐵液的溫度、型材截面的幾何形狀等，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)鑄鐵型材的鑄造質(zhì)量情況不斷調(diào)整工藝參數(shù)，達(dá)到合理的鑄造速度。 應(yīng)根據(jù)鑄鐵型材的材質(zhì)和尺寸規(guī)格選擇適宜的鐵液溫度。鐵液溫度高，流動性好，型材結(jié)晶前沿移動后有良好的焊合性，但過高的鐵液溫度會降低生產(chǎn)速度或因控制不當(dāng)出現(xiàn)鐵液泄露事故。而過低的鐵液溫度會降低結(jié)晶前沿鐵液的焊合能力，出現(xiàn)冷隔、裂紋、疤皮等缺陷。一般保溫包內(nèi)鐵液溫度應(yīng)控制在1280~1320℃。生產(chǎn)小尺寸型材時(shí)生產(chǎn)率較低，鐵液在保溫包內(nèi)停留時(shí)間較長，宜選擇較高的鐵液溫度。采用沖天爐爐前沖人法生產(chǎn)球墨鑄鐵型材時(shí)，鐵液的出爐溫度應(yīng)在1450℃以上
應(yīng)嚴(yán)格控制型材出口溫度（即鑄鐵型材脫離結(jié)晶器后經(jīng)溫度回升作用所達(dá)到的高表面溫度），影響型材出口溫度的直接因素是保溫包內(nèi)鐵液溫度和鑄造速度。過高的鐵液溫度和過快的鑄造速度會使型材出口溫度過高，導(dǎo)致型材心部組織變粗、力學(xué)性能下降，操作不當(dāng)還會出現(xiàn)鐵液泄露事故。反之，型材出口溫度過低也會造成石墨鑄型型壁刮傷，使型材表面質(zhì)量下降，產(chǎn)生裂紋、疤皮等缺陷。正常情況下型材出口溫度應(yīng)控制在900~950℃。 生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)型材產(chǎn)品的尺寸和材質(zhì)要求選擇優(yōu)的牽引工藝參數(shù)組合。減小牽引周期可在相同鑄造速度條件下減小步距，有利于提高鑄鐵型材的組織均勻性和致密性，但過小的牽引周期會使型材運(yùn)動頻繁、間隙時(shí)間過短，反而對鑄造質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

在電爐灰鐵鐵水中通過加入增S劑形成一定量的MnS，作為異質(zhì)核心，提高孕育效果，這從理論來說是正確的，但是近年來大多數(shù)文獻(xiàn)資料所說，電爐高牌號灰鐵的含S量需控制在0.05-0.10%比較合適，然而許多工廠的實(shí)踐證明，當(dāng)含Mn量在1%左右時(shí)，若鑄件成分分析含S量超過0.05%，鑄件就開始產(chǎn)生縮孔缺陷，當(dāng)含S量超過0.07%時(shí)就會發(fā)生批量縮孔，這種現(xiàn)象如何解釋呢？
灰鑄鐵中的S有兩種存在形式，一種是單質(zhì)，另一種是化合狀態(tài)的MnS，灰鐵中起結(jié)晶核心作用的硫，主要是化合狀態(tài)的MnS，我們現(xiàn)在的化驗(yàn)手段（無論是化學(xué)分析還是光譜分析），都只能分析出鑄件和鐵水中單質(zhì)狀態(tài)而以化合狀態(tài)（MnS）存在的S是化驗(yàn)不出來的。當(dāng)單質(zhì)S含量超過0.05%時(shí)，化合態(tài)的S含量就比較高了，此時(shí)的鐵水中： MnO+FeS=MnS+FeO，F(xiàn)eO+C=Fe+CO,或2FeO+C=2Fe+CO這時(shí)鐵水在凝固過程中就在析出CO或CO2的同時(shí)產(chǎn)生部分棕色的MnS粉沫，形成鐵渣反應(yīng)氣縮孔。只要具備一定的條件，這種氣縮孔，不僅在電爐鐵水也在沖天爐鐵水中發(fā)生。其實(shí)我們在電爐熔化過程中，已經(jīng)增加了一部分硫，這些硫來自于：由回爐的澆注系統(tǒng)帶來，澆注系統(tǒng)中的硫磷含量遠(yuǎn)高于鑄件中的含量;生鐵中的硫，一般生鐵中的硫含量是不高的，而我們購買的普通生鐵上面都攜帶不同程度的爐渣（拉圾），我們是不會化驗(yàn)的，但這些拉圾卻含有較高的硫磷，會帶入爐內(nèi);廢鋼和生鐵等爐料的鐵銹，氧化鐵含量較高，進(jìn)入鐵水中會增加硫的吸收率。在這樣的情況下，如果我們再補(bǔ)加硫化鐵來就過分了。實(shí)際生產(chǎn)高牌號灰鑄鐵件時(shí)，鐵水中的單質(zhì)S控制在0.03-0.05%之間為妥