球墨铸铁灰铁

1、国标中一般球墨铸铁的表示方法为：QT400-15、QT400-18等等，这里QT为球铁的第一个大写字母简称，400指的是零件的抗拉强度，15、18指的是延伸率。国外球墨铸铁的表 示方法很多，欧标中的EN-GJS-400-15/18,德标中球墨铸铁的牌号为GGG40/GGG40.3/GGG50 等等。国标中灰铸铁一般表示方法为：HT150、HT200、HT250等等，这里 HT为灰铸铁的第一个大写字母简称，150指的是零件的抗拉强度，德标中灰铁件的表示方法为GGG15/GGG20/GGG25/GGG30 等等。现场：首先你要认识两种材质本质上的区别：灰铸铁组织里的石墨是以片状存在，球墨铸铁组织里

2、的石墨是以球状存在的灰铸铁强度 塑性低（片状石墨割裂基体，引起应力集中）,脆性大，消振 性能好主要用来生产一些强度要求不高的零件 ，球形石墨对基体的割裂作用降到最低 ,应力 集中作用最小，可以充分发挥基体的性能，且有一定的塑性和良好的韧性 因此，球墨铸铁的强度要比灰铸铁高很多！灰铸铁组织里的石墨是以片状存在，球墨铸铁组织里的石墨是以球状存在的组织上的差别导致它们的性能也有巨大差异：灰铸铁强度 塑性低（片状石墨割裂 基体，引起应力集中），脆性大，消振性能好主要用来生产一些强度要求不高，主 要承受压应力的各种箱体底座等.球墨铸铁:球形石墨对基体的割裂作用降到最低，应力集中作用最小，故其强度很高，可

3、以和中碳钢蓖美，可以充分发挥基体的 性能，且有一定的塑性和良好的韧性.常用来制作一些强韧性要求高且形状复杂 （铸造性能比钢好，但比灰铸铁要差）的工件，比如内燃机曲轴连杆等之类的零件球墨铸铁一般还可以经过热处理来进行强化，而灰铸铁一般不能经过热处理来提 高强度（片状石墨的影响）.灰铸铁灰铸铁灰铸铁的组织和性能。按基体组织的不同灰铸铁 体基体灰铸铁；珠光体基体组织和石墨的形态有关。灰 尖角处易造成应力集中，使组织:可看成是碳钢的基体加片状石墨 分为三类：铁 素体基体灰铸铁；铁素体一珠光 灰铸铁。力学性能:灰铸铁的力学性能与基体的 铸铁中的片状 石墨对基体的割裂严重，在石墨抗压强度与钢相当，也是常

4、组织对灰铸铁的力学性能也 大，强度和硬度最低，故应 较高的强度和硬度，主要用 铁的石墨片较珠光体灰铸铁 多使用的是珠光体基体的灰振性、良好的耐磨性能、良灰铸铁的抗拉 强度、塑性和韧性远低于钢，但 用铸铁件中力 学性能最差的铸铁。同时，基体 有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗 用较少；珠光 体基体灰铸铁的石墨片细小，有 来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸 稍粗大，性能 不如珠光体灰铸铁。故工业上较 铸铁。其他性能:良好的铸造性能、良好的减 好的切削加工性能、低的缺口敏感性灰铸铁的热处理：1. 消除内应力退火2. 改善切削加工性退火3. 表面淬火 灰铸铁的密度灰铸铁分 HT250与w

5、HT220其密度分别为 7.35g/cm³与 7.2g/cm³。球墨铸铁百科名片球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能， 特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料， 其综合性能接近于钢，正是基于其优异 的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、 应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁 代钢”，主要指球墨铸铁。成分生铁是含碳 量大于2%的铁碳合金，工业生铁含碳量一般在2.5%-4%，并含C、SI、Mn、S、

6、P等兀素，是球墨铸铁用铁矿石经高 炉冶炼的产品。根据生铁里碳存在形态的不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。析出的 石墨呈球形的铸铁。球状石墨对金属基体的割裂作用比片状石墨小，使铸铁的强度达到 基体组织强度的7090 %，抗拉 强度可达120kgf/mm2，并且具有良好的韧性。球墨铸铁除铁外的化学成分通常为：含碳量 3.63.8 %，含硅量 2.03.0 % ,含锰、磷、硫 总量不超过 1.5 %和适量的稀土、镁等球化剂。编辑本段性能球铁铸件差不多已在所有主要工业部门中得到应用，这些部门要求高的强度、塑性、韧性、耐磨性、耐严球墨铸铁重的热和机械 冲击、耐高温或低温、耐腐蚀以及尺寸稳

7、定性等。为了满足使用 条件的这些变化、球 墨铸铁现有许多 牌号，提供了机 械性能和吻理性能的一个很宽的范围。如国际标准化组织ISO1083所规定的大多数球墨铸铁铸件，主要是以非合金态生产的。显然，这个范围包括抗拉强度大于800牛顿/毫米，延伸率为2%的高强度牌号 。另一个极端是 高塑性牌号，其延伸率大于17%，而相应的强度较低（最低为370牛顿/毫米勺。强度和延伸率并不是设计者选择材料的唯一根，而其它决定性的重要性能还包括屈服强度、弹性模数、耐磨性和疲劳强度、硬度和冲击性能。另外，耐蚀性和抗氧化以及电磁 性能对于设计者也许是关键的 。为了满足这些特殊使用，研制了一组奥氏体球铁，通常叫傲 Ni

8、一 Resis亡球铁。这些奥氏 体球铁，主要用锌、铬和锰合金化 ,并且列入国际标准。编辑本段历史国内在河南巩 县铁生沟西汉中、晚期的冶铁遗址中出放射状的球状石墨，球墨铸铁球化率相当于现代标准一级水平。而现代的球墨铸铁则是迟至1947年才在国外研制成功的。我国古代的铸铁 ，在一个相当长的时期里含硅量都偏低，也就是说，在约2000年前的西汉时 期，我国铁器中的球状石墨，就已由低硅的生铁铸件经柔化退火的方法得到。这是我 国古代铸铁技术的重大成就，也是世界冶金史上的奇迹。球墨铸铁以其优良的性能，在使用中有时可以代替昂贵的铸钢和锻钢，在机械制造工业中得到 广泛应用。国际冶金行业过去一直认为球墨铸铁是英国

9、人于1947年发明的。西方某些学者甚至声称，没有现代科技手段，发明球墨铸铁是不可想象的。1981年，我国球铁专家采用现代科学手段，对出土的 513件古汉魏铁器进行研究，通过大量的数据断定汉代我国就出现了球状石墨铸铁。有关论文在第18届世界科技史大会上宣读，轰动 了国际铸造界和科技史界。国际冶金史专家于1987年对此进行验证后认为：古 代中国已经摸索到了用铸铁柔化术制造球墨铸铁的规律，这对世界冶金史作重新分期划代具有重要意义。国外1947年英国H.Morrogh发现，在过共晶灰口铸铁中附加铈，使其含量在 0.02wt%以上时，石墨呈球状。1948年美国A.P.Ganganebin等人研究指出，在

10、铸铁中添加镁，随后用硅铁孕 育，当残余镁量大于0.04wt%时，得到球状石墨。从此以后，球墨铸铁开始了大规模 工业生产。球墨铸铁作为新型工程材料的发展速度是令人惊异的。1949年世界球墨铸 铁产量只有 5万吨，1960年为53.5万吨，1970年增长到500万吨，1980球墨铸铁年为760万吨，1990年达到915万吨。2000年达到1500万吨。球墨铸铁的生产发展 速度在工业 发达国家 特别快。世界球墨铸铁产量的75%是由美国、日本、德国、意大利、英国、法国六国生产的。中国球墨铸铁生产起步很早，1950年就研制成功并投入生产，中国 的球墨铸铁年产量达230万吨,适合中国国情 的稀土镁球化剂的

11、研制成功，铸 铁等各个领域的生产技术和研究工作均达到了位于美国、日本之后，居世界 第三位。 态球墨铸铁以及奥氏体 -贝氏体球墨铸 很高的技术水平。（1）铸态珠光体球墨铸铁曲轴和铸态铁素体球墨铸铁汽车底盘零件分别在我国第二汽车厂、南京汽车厂和第一汽车厂相继投产。这标志着中国铸态到了较高水平。与之相适应的包外脱硫、双联法熔炼、瞬时孕育、孕 频检测和热分析快速分析等技术的采用，则标志着中国大量流水生产 水平与国际先 进水平的差距正在缩小。球墨铸铁生产达育块技术以及音汽车铸件的技术素以及相应的生产工艺措施。采用适量的钇基重稀土复合球化剂、强制冷却、顺序凝固、延后孕育,必要时添加微 量锑、铋等可防止球墨

12、铸铁 成功地制作了 38吨重的大型复杂结构件, 墨铸铁轧辊等 。（3）奥氏体-贝氏体球墨铸铁的研究与 美国、芬兰3个国家宣布研究成功了具有件中心部位的石墨畸变和组织疏松等，现已17.5吨重的柴油机体、截面为805mm的球应用。20世纪70年代初，几乎同时中国、高强度、高韧性的奥氏体-贝氏体球墨铸铁（国际上统称ADI ），这种材质的抗拉强度达1000MPa，因此它广泛应用于齿轮以及（2）试验研究了大断面（壁厚大于120mm ）球墨铸铁的冶金因各种结构件，与合金钢相比，奥-贝球墨铸铁具有显著的经济效益和社会效益。（4）球墨铸铁管和 水平连续铸 造球墨铸铁型 材。中国已相 继建成几个 球墨铸铁管厂，

13、且近几年还将有几个球墨铸铁管厂建成。2000年，中国年产离心铸造球墨铸铁管达90万吨。此外，中国自行研制的水平连续铸造球墨铸铁型材生产线已通过国家鉴定，并已有 多家企业投产。再加上中国引进的一条生产线，至2002年，中国年产球墨铸铁型材的能力达数万吨。（5）系统地测定了 稀土镁球墨铸铁的力学性能及其他性能，为设计人员提供了 有关数据。测定了稀土镁球墨铸铁的比重、导热性、电磁性等物理性能，结合金相标准研究了石墨和基体组织对球墨铸铁性能的影响规律。系统地测定了 铁素体球墨铸铁在常温、低温、静态和动态条件下的各种性能。此外，还研究了稀土镁球墨铸铁的应力应变性能、小能量多冲抗力和断裂韧性，并开始用于指

14、导生产。结合球墨铸铁齿轮的应用，还系统地研究了球墨铸铁的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，以及球墨铸铁齿轮的点蚀、剥落机理等。（6）稀土镁球墨铸铁。在高强度低合金球墨铸铁方面，除了对铜、钼研究较多外，还对镍、铌等进行了研究。在利用天然钒钛生铁制作钒钛合金球墨铸铁方 面，中国国内一些单位进行了大量、系统的工作。中锰球墨铸铁虽然在性能上不够稳 定，在系统研究与生产应用，取得了显著的 经济效益。在耐热球 墨铸铁方面，除了中硅球墨铸铁以外，系统研究了 Si+AI总量对稀土镁球墨铸铁抗生长能力的影球墨铸铁响。中国研制的 普通耐热铸铁的 墨铸铁方面也 取得了进展，它在石油开采机械、化工设备、工业用炉 成功的应用

15、。在耐酸球墨铸铁方面，中国生产的稀土高硅球墨铸铁比 组织细小、均匀、致密，由此，抗蚀性能提高了 著改善。（7） 用铈得到球墨 效的球化元素结合国情 球墨铸铁成分（ 整均匀的球状 也增大，但是， 时，可获得良根据中国RQTAL5Si5耐热铸铁用作耐热炉条的使用寿命是灰铸 2倍，并与日本 Cr25Ni13Si2耐热钢的使用寿命相当铁的3倍，是。高镍奥氏体球器件上均取得了普通高硅铸铁的机械强度也有显H.Morrogh 最先使，发现铈是最有10%90%，并且其稀土在球墨铸铁中的作用。稀土能使石墨球化。自从丨铸铁以来，先后许多人研究了各种稀土元素的球化行为，其他元素也均具有程度不等的球化能力。，中国对稀

16、土的球化作用进行了大量研制工作，发现稀C3.63.8wt% , Si2.02.5wt% ）来说，很难获得同镁石墨；而且，当稀土量过高时，还会出现各种变态形的石如果是高碳过共好的球状石墨。铁质差、含 硫量高（冲天炉 熔炼）和出铁温度低的情况，加入 稀土是必要的。球化剂中镁是主导元素，稀土一方面可促进石墨球化；另一方面克服硫以及 杂质元素的影响 以保证球化也是必须的。稀土防止干扰元素破坏球化。研究表明，当干扰元素 Pb、Bi、Sb、Te、Ti等总量为 0.05wt%时，加入 0.01wt% （残余量）的稀 土， 可以完全中和 干扰，并可抑制变态石墨的产生。中国绝大部分的生铁中含有钛，有的生铁中含钛

17、高达0.20.3wt%，但稀土镁球化剂由于能使铁中的稀土残留量达土元素对常用的 球墨铸铁那样完 墨，白口倾向晶成分（C> 4.0wt% ），稀土残留 量为0.120.15wt%0.020.03wt%，故仍可保 证石墨球化良好。如果在球墨铸铁中加入 0.020.03wt%Bi，则几乎把球状石墨 完全破坏；若随后加入 0.010.05wt%Ce，则又恢复原 来的球化状态， 这是由于 Bi和Ce形成了稳定的 化合物。稀土的形 核作用。20世纪60年代以后的研究表明，含铈的孕育剂可使铁液在整个保持期中增 加球数，使最终的组织中含有更多的石墨球和更小的白口倾向。经研究还表明，含稀土的孕育剂可改善球

18、墨铸铁的孕育效果并显著提高抗衰退的能力。加入稀土可使石墨 球数增多的原因可归结为：稀土可提供更多的 晶核，但它与 FeSi孕育相比所提供的 晶核成分有所不同；稀土可使原来(存在于铁液中的)不活化的晶核得以长大，结果 使铁液中总的晶核数量增多应用1947年英国H. Morrogh发现，在过共晶 灰口铸铁 中附加铈,使其含量在 0.02wt% 以上时，石墨呈球状。1948年美国 A. P. Ganganebin等人研究指 出，在铸铁中添加镁 随后用硅铁孕育，当残余镁量大于0.04wt%时，得到球状石墨。从此以后，球墨铸铁开始了大规模 工业生产。球墨铸铁球墨铸铁作为 新型工程材料的发展速度是令人惊异

19、的。1949年世界球 墨铸铁产量只有5万吨，1960年为53.5万吨，1970年增长到 500万 吨，1980年为 760万吨，1990年 达到915万吨。2000年达到1500万吨。球墨铸铁的生产发展速度在工业发达国家特别快。世界球墨铸铁产量的75%是由美国、日本、德国、意大利、英国、法国六国生产的。我国球墨 铸铁生产起步很早，1950年就研 制成功并投入生产，至今我国球墨铸铁年产量达 230万吨，位于美国、日本之后，居世界第三位。适合我国国情的稀土镁球化剂的研制成功，铸态球墨铸铁以及奥氏体-贝氏体球墨铸铁等各个领域的生产技术 和研究工作均 达到了很高的技术水平。汽车方面(1)铸态珠光体球墨

20、铸铁曲轴和铸态铁素体球墨铸铁汽车底盘零件分别在我国球墨铸铁生产达育块技术以及音汽车铸件的技术第二汽车厂、南京汽车厂和第一汽车厂相继投产。这标志着我国铸态到了较高水平。与之相适应的包外脱硫、双联法熔炼、瞬时孕育、孕 频检测和热分析快速分析等技术的采用，则标志着我国大量流水生产水平与国际先 进水平的差距正在缩小。冶金因素(2)试验研究了大断面(壁厚 大于120mm )球墨铸铁的冶金因素以及相应的生产工艺措施。采用适量的钇基重稀土复合球化齐V、强制冷却、顺序凝固、延后孕育，必要时添加微 量锑、铋等可防止球墨铸铁件中心部位的石墨畸变和组织疏松等，现已成功地制作了38吨重的大型复 杂结构件，17.5吨重

21、的柴 油机体、截面为805mm的球墨铸铁轧辊等 。奥氏体-贝氏体球墨铸铁20世纪70年代初，几乎同时中 国、美国、芬兰 3个国家宣布研 究成功了具有高 强度、高韧性的奥氏体 -贝氏体球墨铸铁(国际上统称 ADI ),这种材 质的抗拉强度达 1000MPa，因此它广泛应 用于齿轮以及各种结构件，与合金钢相比，奥-贝球墨铸铁具有显著的经济 效益和社会效益。球墨铸铁型材我国已相继建成几个球墨铸铁管 厂，且近几 年还将有几个球墨铸铁管厂建成。 2000年，我国年产 离心铸造 球墨铸铁管达 90万吨。此外，我国自行 研制的水平连续 铸造球墨铸铁 型材生产线已通过国家鉴定，并已有多家企业投产。再 加上我国

22、引进的一条生产线，至 2002年，我国 年产球墨铸铁型材的能力达数万吨。力学性能及其他性能(5)系统地测定了 稀土镁球墨铸铁的力学性能及其他性能，为设计人员提供了 有关数据。测定了稀土镁球墨铸铁的比重、导热性、电磁性等物理性能 ，结合金相标准研究了石墨和基体组织对球墨铸铁性能的影响规律。系统地测定了 铁素体球墨铸铁在常温、低温、静态和动态条件下的各种性能。此外，还研究了稀土镁球墨铸铁的应力应变性能、小能量多冲抗力和断裂韧性，并开始用于指导生产。结合球墨铸铁齿轮的应用，还系统地研究了球墨铸铁的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，以及球墨铸铁齿轮的点蚀、剥落机理等。稀土镁球墨铸铁在高强度低合金球墨铸铁方面

23、，除了对铜、钼研究较多外，还对镍、铌等进行了研究。在利用 天然钒钛生铁制作钒钛合金球墨铸铁方面，国内一些单位进行了大量、系统的工作。中锰球墨铸铁虽然在性能上不够稳定，但多年来的系统研究与生产应用：取得了显著的 经济效益。在耐热球 墨铸铁方面，除了中硅球墨铸铁以外，系统研究了 Si+Al总量对稀土镁球墨铸铁抗生长能力的影响。我国研制的RQTAL5Si5耐热铸铁用作耐热炉条的使用寿命是 灰铸铁 的3倍，是普通耐热铸铁的2倍，并与日本 Cr25Ni13Si2耐热钢 的使用寿命相当。高镍奥氏体球墨铸铁方面也取得了进展，它在石油开采机械、化工设备、工业用炉器件上均取得了成功的应用。在耐酸球墨铸铁方面，我

24、国生产的稀土高硅球墨铸铁比普通高硅铸铁的组织细小、均匀、致密，由此，抗 蚀性能提高了 10%90%，并且其机械强度也有显著改善稀土在球墨铸铁中的作用稀土能使人研究了各种程度不等的球石墨球化。自从 H. Morrogh最先使用铈得到球墨铸铁 稀土元素的球化行为，发现铈是最有效的球化元素，其化能力。以来，先后许多他元素也均具有结合国情，我国对稀土的球化作用进球墨铸铁成分（整均匀的球状也增大，但是, 时，可获得良根据我国行了大量研制工作，发现稀C3.63.8wt% , Si2.02.5wt% ）来说，很难获得同镁石墨；而且，当稀土量过高时，还会出现各种变态形的石如果是高碳过共土元素对常用的球墨铸铁那

25、样完墨，白口倾向晶成分（C> 4.0wt% ），稀土残留 量为0.120.15wt%好的球状石墨。铁质差、含硫量高（冲天炉熔炼）和出铁温度低的情况要的。球化剂中镁是主导元素，稀土一方面可促进石墨球化；另一方以保证球化也是必须的。，加入稀土是必面克服硫以及杂质兀素的影响稀土防止量为 0.05wt%态石墨的产生干扰元素破坏球化。研究表明， 时，加入 O.Olwt% （残余量） 。我国绝大部分的生铁中含有钛当干扰元素Pb、Bi、Sb、Te、Ti 等总但稀土镁球化剂由于能使铁中的稀土残留量的稀土，可以完全中和干 ，有的生铁中含钛高达达0.020.03wt%，故仍扰，并可抑制变0.2 0.3wt%

26、 ,可保证石墨球化球墨铸铁中加入0.020.03wt%Bi，则几乎把球状石墨后加入0.010.05wt%Ce，则又恢复原来的球化状态，这是由于良好。如果在Bi完全破坏；若随和Ce形成了稳定的化合物。稀土的形 核作用。20世纪60年代以后的研究表明，含铈的孕育个保持期中增 加球数，使最终的组织中含有更多的石墨球和更小的白口倾还表明，含稀土的孕育剂可改善球墨铸铁的孕育效果并显著提高抗衰退的稀土可使石墨球数增多的原因可归结为：稀土相比所提供的以长大，结果制造步骤剂可使铁液在整向。经研究能力。加入FeSi孕育可提供更多的晶核，但它与晶核成分有所不同；稀土可使原来（存在于铁液中的）不活化的晶核得使铁液中总的晶核数量增多。中锰，磷，硫的含量（二）铁液出炉温度比灰铸铁更高，以补偿球化，孕育处理时铁液温度的损失（三）进行球化处理，即往铁液中添加球化剂（四）加入孕育剂进行孕育处理（一 ）