隨著合金價格的提高,生產成本不斷增加。為降低生產成本,本課題在HT250材質的基礎上,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。

鑄態(tài)球墨鑄鐵以及奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵等各個領域的生產技術和研究工作均達到了很高的技術水平。鑄態(tài)珠光體球墨鑄鐵曲軸和鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵汽車底盤零件分別在我國第二汽車廠、南京汽車廠和汽車廠相繼投產。這標志著中國鑄態(tài)球墨鑄鐵生產達到了較高水平。與之相適應的包外脫硫、雙聯(lián)法熔煉、瞬時孕育、孕育塊技術以及音頻檢測和熱分析快速分析等技術的采用，則標志著中國大量流水生產汽車鑄件的技術水平與先進水平的差距正在縮小。試驗研究了大斷面（壁厚大于120mm）球墨鑄鐵的冶金因素以及相應的生產工藝措施。采用適量的釔基重稀土復合球化劑、強制冷卻、順序凝固、延后孕育，必要時添加量銻、鉍等可防止球墨鑄鐵件中心部位的石墨畸變和組織疏松等，現(xiàn)已成功地制作了38噸重的大型復雜結構件，17.5噸重的柴油機體、截面為805mm的球墨鑄鐵軋輥等。
奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵的研究與應用。20世紀70年代初，幾乎同時中國、美國、芬蘭3個宣布研究成功了具有度、高韌性的奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵（上統(tǒng)稱ADI），這種材質的抗拉強度達1000MPa，因此它廣泛應用于齒輪以及各種結構件，與合金鋼相比，奧-貝球墨鑄鐵具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。球墨鑄鐵管和水平連續(xù)鑄造球墨鑄鐵型材。中國已相繼建成幾個球墨鑄鐵管廠，且近幾年還將有幾個球墨鑄鐵管廠建成。2000年，中國年產離心鑄造球墨鑄鐵管達90萬噸。此外，中國自行研制的水平連續(xù)鑄造球墨鑄鐵型材生產線已通過鑒定，并已有多家企業(yè)投產。再加上中國引進的一條生產線，至2002年，中國年產球墨鑄鐵型材的能力達數(shù)萬噸。

球墨鑄鐵各種化學元素的作用和成分的控制范圍,詳細介紹了球墨鑄鐵的球化與孕育處理工藝.分析了單加純Mg或RE合金作為球化劑的缺點,說明球化劑應以Mg為主、以RE為輔的原因;對沖入去、蓋包法、喂絲法等球化處理工藝的優(yōu)缺點進行了比較.指出了孕育處理對球墨鑄鐵生產的重要性,列舉了球墨鑄鐵常用孕育劑的成分范圍,并介紹了爐前一次孕育和多次孕育、瞬時孕育、隨流孕育的特點.
合金元素對球墨鑄鐵抗高溫氧化性能的影響.結果表明:(1)抗高溫氧化性佳的耐熱球墨鑄鐵模具材料的成分為:w(Si)5.0%、w(Mn)0.8%、w(Mo)0.5%、w(Cr)1.4%.Si、Mo、Cr元素的質量分數(shù)越高,抗氧化性越好,但Mn元素的質量分數(shù)應該適中.(2)Si對抗高溫氧化性有重要影響,Mo的影響程度僅次于Si,Mn的影響小,Cr的影響與Mn相近,但比Mn稍強.由于玻璃模具應具有良好的抗氧化性和熱疲勞性,通過對RQTSi4Cu2Al2,RQTSi4Cu4Al4和RQTSi5Mo 三種耐熱鑄鐵的抗氧化性和熱疲勞性模擬實驗結果的分析,找出了一種比較適合玻璃模具的材料,并且初步研究了幾種耐熱鑄鐵的氧化組織變化規(guī)律.發(fā)現(xiàn)硅鋁銅球鐵和硅鉬球鐵在高溫長時間氧化時,在氧化皮下形成了一層無石墨的鐵素體層,且溫度越高,時間越長,鐵素體層越厚