什么是球墨铸铁?

[拼音]：qiumo zhutie

[外文]：nodular cast iron

普通灰铸铁铁水经球化处理后，在铸态下析出球状石墨的铸铁（见图）。球化处理所用的辅加剂称为球化剂，常用的有纯金属镁，也有合金。球墨铸铁与普通灰铸铁相比，具有较高的强度，较好的塑性和韧性。

球墨铸铁的出现在中国可追溯到公元前 2世纪。1959年在河南省巩县铁生沟的汉代冶铁作坊遗址发掘出一批铁器，经现代检测技术分析发现，铁?中的石墨形貌结构与现代球墨铸铁的石墨完全一样。1947年，英国的J.H.莫罗和W.J.威廉斯将混合稀土金属加入高硅、高碳和低硫的高温铁水中，然后再用硅铁或硅钙进行孕育处理而获得球墨铸铁。当时因稀土金属昂贵，对铁水成分限制太严，球墨铸铁未能在工业上得到应用。1949年，美国的A.P.加热邦等用镍镁合金作球化剂处理成分范围较宽的铁水，成功地获得了球墨铸铁。中国于1950年用铜镁合金作为球化剂制得球墨铸铁，1964年又研制成以硅铁稀土合金为球化剂的稀土镁球墨铸铁。中国稀土金属资源丰富，球墨铸铁已成为一种广泛应用的结构材料。

将纯镁、镍镁、硅铁镁或硅铁稀土镁合金作为球化剂加入到碳硅含量稍高、硫磷含量低的铁水中，然后再用硅铁、硅钙或其他多元合金进行孕育处理，铸态下即可得到球墨铸铁。为了进一步改变其机械性能，可对球墨铸铁进行各种热处理，如退火、正火、淬火、回火或等温淬火等。依化学成分、凝固速度和热处理规范不同，球墨铸铁的显微组织除球状石墨以外，可获得不同的金属基体。有抗拉强度较低而延伸率较高的铁素体球墨铸铁；有抗拉强度较高而延伸率较低的珠光体球墨铸铁以及抗拉强度和延伸率兼优的贝氏体和奥氏体- 贝氏体球墨铸铁等。

球墨铸铁中的石墨成球状，表面积与体积之比最小，应力集中现象不明显，所以球墨铸铁中金属基体的强度和塑韧性可以得到较充分的发挥。按照石墨球化程度和基体组织的不同，抗拉强度一般在400～1200兆帕，延伸率在 1～17％之间。球墨铸铁的抗氧化生长性和耐蚀性以及切削加工性能良好。其铸造性能的特点是流动性好，线收缩率小，热裂倾向小。但是球墨铸铁的制造工艺比较复杂，如果控制不当，有可能产生石墨球化不良，孕育及球化衰退、黑点夹杂、皮下气孔和疏松等缺陷。大断面铸件常会出现黑斑，降低铸件的机械性能，导致零件早期失效。

球墨铸铁因有较高的综合机械性能，已广泛用于各类机械零件，如内燃机曲轴、凸轮轴、汽车离合器和底盘零件、某些机床主轴、农业机具中的犁铧、通用机械中的阀体、液压元件等。此外还广泛用以生产铸管、轧辊和钢锭模等。

为了减少铸造缺陷和同时提高球墨铸铁的机械性能，人们正在研究改进铁水熔炼工艺，降低铁水中的含硫量，研制新的孕育剂，并进行多种机械性能如高、低温性能、疲劳强度、断裂韧性和检测等方面的研究工作。研制不经过热处理即能使球墨铸铁达到期望的使用性能的生产工艺，以及加入少量合金元素以获得更高抗拉强度和延伸率的球墨铸铁，也是重要的发展方向。

参考书目

陆文华主编：《铸铁及其熔炼》，机械工业出版社，北京，1980。