成分、工艺和组织对铸态球墨铸铁低温韧性的影响①

朱华明

摘 要：介绍了国内相关的低温高韧性球铁的标准，探讨了化学成分、铸造工艺和显微组织对铸态球墨铸铁低温韧性的影响，研究确定了铸态低温韧性球墨铸铁的成分和铸造工艺，生产出符合风电行业和其他低温环境条件下使用的球墨铸铁件。

关键词：铸态 球墨铸铁 低温韧性

中图分类号：TG255 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（a）-0-01

随着国内外工业的迅速发展，对球墨铸铁中具有低温高韧性的球墨铸铁的性能要求日益增高，不仅对其常温下的抗拉强度、断后伸长率、屈服强度有较高要求，对低温度下的冲击韧性也提出了要求，使原有牌号的低温韧性球墨铸铁已不能满足要求。低温高韧性球墨铸铁主要用于寒冷地区重要设备的部件，比如风电的变速箱、轮毂、底座等，铁路及地铁配件，机车及车辆配件，石油及石化设备的配件。

国内众多铸造企业，对低温高韧性球墨铸铁的需求已经十分了解，甚至拿到这类材料产品的定单。然而，由于低温高韧性球墨铸铁的生产难度相当大，特别对其成分控制、冶金质量、球化及孕育工艺和组织控制等方面有严格要求，才能得到符合性能要求的产品 一些企业面对偌大的市场及诱人的利润，却苦于没有掌握其生产技术关键，而坐失良机。

1 低温高韧性球墨铸铁的性能

2 低温高韧性球墨铸铁的成分

化学成分直接影响球墨铸铁的性能指标，尤其对铸态低温韧性影响很大。合理优化选择化学成分，在保证球铁强度的前提下，可提高低温高韧性，确保球墨铸铁具有优良的综合性能，满足风电行业和其他低温环境的使用需求。

2.1 碳

碳是强化石墨形成的元素，促进石墨化，减少白口，增加基体铁素体含量，改善韧性，使脆性转变温度降低。碳量的选择主要考虑改善铸造性能，消除铸造缺陷，碳量的选择还要考虑碳当量的高低。在我们的研究中，碳的成分范围为3.6%～3.8%。

2.2 硅

硅是球墨铸铁中控制石墨化铁素体数量的重要元素，能促进石墨化，使铸铁中的碳元素以石墨形式存在；能促进渗碳体分解，减少珠光体含量；能固溶于铁素体基体，强化铁素体。硅能强化铁素体基体，提高球铁的抗拉强度和屈服强度，同时降低球铁的塑性，直接影响球铁的低温冲击韧性。对于低温高韧性球铁，必须严格控制硅含量。我們把硅的成分范围限制在2.1%～2.3%。

2.3 锰

锰能稳定且细化珠光体组织，提高强度、硬度，但降低塑性和韧性，提高脆性转变温度。对于低温球铁来说，关键的性能指标是低温高韧性，因此低温球墨铸铁的锰含量应严格控制。锰的成分应限制在≤0.2%范围内。

2.4 磷

2.5 硫

3 低温高韧性球墨铸铁的工艺

4 低温高韧性球墨铸铁的组织性能

5 结语

对于冲击功（-40 ℃）要求大于12J的Q400-18AL的球铁，研究成功并经过约20炉的试验，均取得了优异的效果。得到理想的低温高韧性球墨铸铁的主要关键在于采用高纯原料，提高铁液纯净度，适当降低残留稀土含量。

参考文献

[1] 中国机械工程学会铸造分会，铸造手册（1）铸铁[M].2版.北京：机械工业出版社，2002.

[2] 马敬仲.超低温高韧性球墨铸铁QT400-18AL的研究及应用[J].铸造，2012（8）.