近些年來，由于對灰鑄鐵的強(qiáng)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(guān)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(guān)。 本文通過調(diào)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(qiáng)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(huì)減少石墨數(shù)量，增強(qiáng)基體強(qiáng)度；加入合金化元素進(jìn)行變質(zhì)可以使石墨變得更加彎曲細(xì)小，并能夠提高基體強(qiáng)度。從灰鑄鐵的力學(xué)性能上來看，提高Si/C比能大幅提高其力學(xué)性能，隨著合金化元素加入量的提高也可以提高其力學(xué)性能，在考察的孕育劑中，硅鋯錳孕育劑提高力學(xué)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(yán)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(xué)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(qiáng)度與加工性能的影響機(jī)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(qiáng)度有很大的影響。石墨越彎曲，石墨端部角度越鈍，抗拉強(qiáng)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。