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,珠光體層片間距減小；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。

鑄態(tài)球墨鑄鐵以及奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵等各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)技術(shù)和研究工作均達(dá)到了很高的技術(shù)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(chǎn)。這標(biāo)志著中國鑄態(tài)球墨鑄鐵生產(chǎn)達(dá)到了較高水平。與之相適應(yīng)的包外脫硫、雙聯(lián)法熔煉、瞬時(shí)孕育、孕育塊技術(shù)以及音頻檢測和熱分析快速分析等技術(shù)的采用，則標(biāo)志著中國大量流水生產(chǎn)汽車鑄件的技術(shù)水平與先進(jìn)水平的差距正在縮小。試驗(yàn)研究了大斷面（壁厚大于120mm）球墨鑄鐵的冶金因素以及相應(yīng)的生產(chǎn)工藝措施。采用適量的釔基重稀土復(fù)合球化劑、強(qiáng)制冷卻、順序凝固、延后孕育，必要時(shí)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(fù)雜結(jié)構(gòu)件，17.5噸重的柴油機(jī)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(yīng)用。20世紀(jì)70年代初，幾乎同時(shí)中國、美國、芬蘭3個(gè)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(zhì)的抗拉強(qiáng)度達(dá)1000MPa，因此它廣泛應(yīng)用于齒輪以及各種結(jié)構(gòu)件，與合金鋼相比，奧-貝球墨鑄鐵具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(gè)球墨鑄鐵管廠，且近幾年還將有幾個(gè)球墨鑄鐵管廠建成。2000年，中國年產(chǎn)離心鑄造球墨鑄鐵管達(dá)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(chǎn)線已通過鑒定，并已有多家企業(yè)投產(chǎn)。再加上中國引進(jìn)的一條生產(chǎn)線，至2002年，中國年產(chǎn)球墨鑄鐵型材的能力達(dá)數(shù)萬噸。

球墨鑄鐵各種化學(xué)元素的作用和成分的控制范圍,詳細(xì)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(diǎn),說明球化劑應(yīng)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(diǎn)進(jìn)行了比較.指出了孕育處理對球墨鑄鐵生產(chǎn)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(shí)孕育、隨流孕育的特點(diǎn).
合金元素對球墨鑄鐵抗高溫氧化性能的影響.結(jié)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(zhì)量分?jǐn)?shù)越高,抗氧化性越好,但Mn元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)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(qiáng).由于玻璃模具應(yīng)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)間氧化時(shí),在氧化皮下形成了一層無石墨的鐵素體層,且溫度越高,時(shí)間越長,鐵素體層越厚