| 球墨铸铁是指铁液经球化处理后，使石墨大部或全部呈球状形态的铸铁。与灰铸铁比较，球墨铸铁的力学性能有显著提高。因为它的石石墨呈球状，对基体的切割作用*小，可有效地利用基体强度的70％～80％(灰铸铁—般只能利用基体强度的30％)。球墨铸铁还可以通过合金化和热处理，进一步提高强韧性、耐磨性、耐热性和耐蚀性等各项性能。球墨铸铁自1947年问世以来，就获得铸造工作者的青睐，很快地投入了工业性生产。而且，各个时期都有代表性的产品或技术。20世纪50年代的代表产品是发动机的球墨铸铁曲轴，20世纪60年代是球墨铸铁铸管和铸态球墨铸铁，20世纪70年代是奥氏体-贝氏体球墨铸铁，20世纪80年代以来是厚大断面球墨铸铁和薄小断面(轻量化、近终型)球墨铸铁。 如今，球墨铸铁已在汽车、铸管、机床、矿山和核工业等领域获得广泛的应用。据统计，2000年世界的球墨铸铁产量已超过1500万吨。球墨铸铁中常见的石墨形态有球状、团状、开花、蠕虫、枝晶等几类。其中，*具代表 性的形态是球状。在光学显微镜下观察球状石墨，低倍时，外形近似圆形；高倍时，为多边形，呈辐射状，结构清晰。经深腐蚀的试样在SEM中观察，球墨表面不光滑，起伏不平，形成一个个泡状物。经热氧腐蚀或离子轰击后的试样在SEM中观察，球墨呈年轮状纹理，且被辐射状条纹划分成多个扇形区域；经应力腐蚀(即向试样加载应力)后观察，呈现年轮状撕 裂和辐射状开裂。球墨是垂直(0001)面向各个方向生长的，从而形成很多个从核心向外辐射的角锥体(二维为扇形区域)，(0001)面即呈年轮状排列。在SEM中看到的年轮状及辐射状条纹(或裂纹)，就是球墨晶体学特征的反映。 球墨铸铁一般为过共晶成分，因此球状石墨的长大，应包括两个阶段：①先共晶结晶阶段，球墨核心形成后，在铁液及贫碳富铁的奥氏体晕圈中长大。②共晶结晶阶段，球墨周围形成奥氏体外壳，即球墨-奥氏体共晶团。此时，球墨是在奥氏体壳包围下长大的。虽然球墨在共晶阶段的长大速度比在液态阶段迟缓，但球墨的大部分是在共晶阶段长大的。球墨铸铁的共晶团比灰铸铁的共晶团细小，其数量约为灰铸铁的50～200倍。还应说明，球墨铸铁的共晶结晶是一种变态共晶，即球墨和奥氏体均可在单独、互不依存的情况下长大。 球化处理是球墨铸铁的关键工序。大致来说，球化处理的历史经历了两个阶段：①20世纪50年代，以纯镁和压入法为主：②20世纪60年代中期开始，以稀土镁合金球化剂和冲入法为主，还相继采用了盖包法、型内法和密流法，20世纪80年代又采用了喂丝法工艺。将纯镁与稀土镁球化剂比较：纯镁的球化能力强，球墨圆整，白口化倾向小，缺点是反应激烈，铁液沸腾，安全性差，还难以避免缩松、夹渣和皮下气孔等铸造缺陷；合金球化剂的稀土，有脱硫去气的作用，能减少缩松、夹渣等铸造缺陷，生产也较安全，但石墨的圆整度往往稍逊于纯镁处理的球墨铸铁，且白口化倾向较大。 孕育处理是球化处理后不可或缺的工序。它能促进石墨化，增加石墨球数，提高石墨圆整度。但加强孕育并不是一味提高孕育量和增加孕育次数。孕育过量，反而会造成孕育缺陷，如缩松、缩孔和石墨漂浮等：孕育剂颗粒大，未曾熔化，残留于铸件内，会成为“硬点”。孕育处理是受多种因素制约的，睹如孕育剂种类，孕育剂粒度、孕育剂数量、孕育方式、铁液温度和孕育位置等等，总之应使处于饱和孕育状态的铁液尽可能接近铁液凝固的瞬间，这样才能以*小的孕育重达到*大的孕育效果。 |
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