现代球墨铸铁的诞生、应用及发展趋势

阿杜

　　4 球铁基础理论及基础技术的研究

　　在球化理论方面，哈工大、中科院物理所、华中工学院、镇江农机学院等单位分别采用液淬、热分析、扫描电镜观察、电子探针等先进手段进行试验，并系统地提出了自己的观点：球状石墨是从液相中直接析出长大的；在液态就可能发生石墨畸变；石墨生成的结构机理是以螺旋位错方式长大；石墨畸变的原因是氧、硫等表面活性原子堵塞螺旋位错台阶而阻碍了石墨的球状生长；镁、稀土等球化元素的作用在于其脱氧、脱硫的“清扫剂”作用等等。这些观点丰富了原有的球化理论，并对原铁水质量控制、合理选择球化剂、加强孕育、防止球化不良和衰退产生等生产实际问题都有非常重要的指导意义。

　　在石墨形貌方面，清华大学采用扫描电镜等手段，用深腐蚀和热腐蚀方法，研究了各种铸铁的石墨形貌和内部结构，建立了一套铸铁石墨形貌的扫描电镜图谱，并据此提出了“铸铁石墨分类、命名”的文件，深化了对铸铁石墨形貌的认识。

　　在球铁基本性能方面，郑州机械所、北京钢铁学院、北京市机电院等单位系统测定了各种不同基体、不同牌号稀土镁球铁的动静态力学、使用、加工等性能，为合理选用球铁材质制造服役条件恶劣零件(如齿轮等)提供了科学数据。
　　三、球铁生产技术的最新进展及发展方向

　　综观国内外球铁生产及其技术近一、二十年的发展，有八个方面的进展及动向分别介绍如下。

　　1 球铁产量和比例逐年增长，是增幅最大的铸件品种

　　主要工业国家球铁产量的比例均已达到30%左右；中国约比工业发达国家低1倍，但增幅最快，产量增长7倍，比例增长3倍。

　　同期的灰铸铁件的比例逐年下降，可锻铸件的产量及比例均大幅度下降。

　　2 采用成套先进技术，稳定提高球铁大量流水生产质量

　　汽车工业是球铁的最主要用户，反映了球铁生产规模和生产技术的最高水平。以汽车铸件为代表的球铁大量流水生产，推荐采用如下三方面成套先进技术：

　　-高温低硫低氧的优质原铁水，是稳定内部质量的基础。采用铸造焦、热风水冷冲天炉、电炉熔化或双联过热、摇包或气动脱硫、直读光谱仪快速分析成分等先进技术。

　　-专用球化剂、孕育剂及合理的球化、孕育工艺(随流或型内)是确保球化良好和基体稳定的必要手段。

　　-高刚度铸型及先进的型砂是提高铸件内、外质量的有效措施。

　　采用静压、高压、气冲加压、挤压等高紧实率铸型和树脂砂可有效减少缩松，提高铸件尺寸精度和降低粗糙度。

　　另外，为了适应多品种变批量的生产方式，还需应用快换模板、快调浇口、通气针和型砂定量等技术。

　　综合采用上述成套技术，我国主要汽车铸造厂的工艺及装备已达到国际水平，生产规模也接近国际水平(如二汽铸造二厂年产量达7万吨)，静态性能可稳定达到qt450-10、qt400-15、qt500-7、qt600-3，其中脱硫效果稳定的南汽铸态性能达到qt600-10，正火后可达到qt880-5的高性能水平。

　　3 离心铸管产量急剧增长，成为球铁的最大用户

　　离心球铁管由于强度高、塑性好、耐腐蚀性好等优点，故在供水、输气管道中大量应用。工业发达国家的离心球铁管产量已占铸管总产量的95%～98%，球铁总产量的40%～50%，成为球铁的最大用户。中小口径(＜1000mm)铸管采用水冷金属型工艺(即冷模法)；大口径采用热模法(喷涂料和衬树脂砂)。国外已能生产最大尺寸达dn2000mm×8000mm和dn2600mm×4000mm的铸管。

　　我国近十多年来引进和研制了一批离心球铁管生产线，生产能力已达70万吨，年销售量约30万吨，已占球铁总量的20%以上。其中新兴铸管集团公司产量最大，且已能用热模法大批量生产dn(1200～1600)mm×5000mm的大管径铸管。

　　4 等温淬火球铁成为球铁系列的最新成员

　　70年代初，美国、中国、芬兰几乎同时发表了等温淬火球铁的科研成果，研究内容涉及成分及原始组织控制、铸态获得贝氏体组织的方法、等温淬火工艺选择、等温淬火设备及自动检测，使用性能系统测试及优选，在典型零件(齿轮、闸瓦、车轮、磨球、磨盘等)上的应用等。

　　等温淬火球铁是力学性能等级最高的球铁品种，也是一类球铁的总称。其强韧性、硬度可以在相当宽的范围内变化，其金相组织亦相应沿上贝氏体＋奥氏体→下贝氏体＋奥氏体→下贝氏体→下贝氏体＋马氏体→马氏体＋下贝氏体方向变化……