近些年來，由于對(duì)灰鑄鐵的強(qiáng)度要求越來越高，灰鑄鐵的組織特征發(fā)生了很大的變化，也帶來了度灰鑄鐵切削加工性能變差這一普遍關(guān)注的問題。度灰鑄鐵的切削加工性能較差，其主要原因與其組織組成相中石墨的形態(tài)、數(shù)量、尺寸、分布以及珠光體基體的特征相關(guān)。 本文通過調(diào)整Si/C比、合金化元素加入量以及改變?cè)杏齽┓N類來影響灰鑄鐵的石墨、珠光體以及初生奧氏體形態(tài)，從而獲得更高的抗拉強(qiáng)度以及更好的切削加工性能。 從金相組織方面，提高Si/C比會(huì)減少石墨數(shù)量，增強(qiáng)基體強(qiáng)度；加入合金化元素進(jìn)行變質(zhì)可以使石墨變得更加彎曲細(xì)小，并能夠提高基體強(qiáng)度。從灰鑄鐵的力學(xué)性能上來看，提高Si/C比能大幅提高其力學(xué)性能，隨著合金化元素加入量的提高也可以提高其力學(xué)性能，在考察的孕育劑中，硅鋯錳孕育劑提高力學(xué)性能的效果佳。
從加工性能上看來，提高Si/C比使加工性能嚴(yán)重惡化，隨著合金化元素加入量增加，加工性能先提高后降低，在考察的孕育劑中，硅鋯錳孕育劑提高加工性能和力學(xué)性能的效果也為佳。 通過分析拉伸過程以及切削加工過程中度灰鑄鐵的石墨變形規(guī)律，揭示出石墨對(duì)度灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度與加工性能的影響機(jī)制。在拉伸過程中，石墨作為夾雜分布在集體組織中，石墨形態(tài)對(duì)度灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度有很大的影響。石墨越彎曲，石墨端部角度越鈍，抗拉強(qiáng)度越好。在切削加工過程中，由于剪切力的作用，度灰鑄鐵組織中的石墨將發(fā)生規(guī)律性的變形，增加石墨的數(shù)量能夠減輕切削加工過程中的抗力、降低刀具的磨損，改善度灰鑄鐵的切削加工性能。通過石墨對(duì)度灰鑄鐵的性能影響的研究，

影響鑄鐵組織和性能的關(guān)鍵是碳在鑄鐵中存在的形式、形態(tài)、大小和分布。鑄鐵的發(fā)展，主要是圍繞如何改變石墨的數(shù)量、大小、形狀和分布這一中心問題進(jìn)行的。因此，首先應(yīng)研究鑄鐵中石墨的形成過程及其影響因素。鑄鐵中石墨的形成過程稱為石墨化。在鑄鐵中，碳能以化合態(tài)的滲碳體和游離狀態(tài)的石墨兩種形式存在，游離狀態(tài)的石墨容易形成片狀結(jié)構(gòu)。這是由于石墨的晶格為簡單六方晶格，基面中的原子間距142nm，原子間結(jié)合力較強(qiáng)；而兩基面間的面間距340nm，因基面間距較大，原子間結(jié)合力較弱，故結(jié)晶時(shí)易形成片狀結(jié)構(gòu)，且強(qiáng)度、塑性和韌性極低，接近于零，硬度僅為3HBS。另外，在碳原子的四個(gè)價(jià)電子中，只有一個(gè)價(jià)電子參加到電子氣中去，這便是石墨具有某些不太明顯的金屬性能(如導(dǎo)電性)的原因。 
前面我們已討論過化合態(tài)的滲碳體，它若加熱到高溫，便會(huì)分解為鐵和碳(Fe2C→3Fe。所以化合態(tài)的滲碳體只是一種亞穩(wěn)定相，而游離態(tài)的石墨則是一種穩(wěn)定相。一般，在鐵碳合金的結(jié)晶過程中，因?yàn)闈B碳體的含碳量69％)比石墨的含碳量(100％)更接近于合金成分的含碳量5％o％)，析出滲碳體時(shí)所需的原子擴(kuò)散量較小，滲碳體的晶核易形成，所以自合金液體或奧氏體中析出的是滲碳體而不是石墨。但在擴(kuò)散時(shí)間足夠的條件下，或在合金中含有可促進(jìn)石 墨形成的元素(如硅等)時(shí)，在合金中便會(huì)直接自液體或奧氏體中析出石墨。實(shí)踐證明，成分相同的合金在冷卻時(shí)，冷卻速度愈快，析出滲碳體的可能性愈大；冷卻速度愈慢，析出石墨的可能性愈大。

QT600-3齒的技術(shù)要求和生產(chǎn)工藝.鑄件質(zhì)量55 kg,外徑460 mm,主要壁厚50 mm;抗拉強(qiáng)度要求與常規(guī)球鐵牌號(hào)QT600-3相同,但伸長率要求提高到8％,金相組織要求單位面積球數(shù)不少于120個(gè)/mm用呋喃樹脂砂造型,鑄造工藝為:鑄件底部設(shè)4道內(nèi)澆道,鑄件頂面中心設(shè)保溫冒口,熱節(jié)部位設(shè)隨形冷鐵.鐵液熔煉、澆注工藝為:采用中頻感應(yīng)爐化鐵,RE-Mg球化劑蓋包法球化處理以及多次孕育處理;澆注后在澆口杯頂面覆蓋干砂保溫,并延長保溫時(shí)間.試制結(jié)果顯示,齒輪力學(xué)性能、金相組織均符合要求,鑄件解剖未發(fā)現(xiàn)缺陷.
750泵體鑄件材料牌號(hào)為QT600-質(zhì)量10190kg,主要壁厚75 mm,大壁厚150 mm,鑄件要求進(jìn)行超聲波探傷,不允許有縮孔、縮松、夾渣及其它夾雜物.原工藝為:采用呋喃樹脂砂造型,鑄件設(shè)置環(huán)形澆注系統(tǒng),內(nèi)澆道厚度較大,鑄件頂部設(shè)置4個(gè)冷冒口,結(jié)果鑄件多處產(chǎn)生較嚴(yán)重的縮孔、縮松和夾渣缺陷.后來通過反復(fù)試驗(yàn),采用無冒口鑄造工藝,將冷冒口去除,改為薄片形排氣片,選擇恰當(dāng)?shù)臐沧囟?提高鑄型剛度和使用大量的冷鐵,利用石墨化膨脹和砂芯熱膨脹進(jìn)行補(bǔ)縮,并將內(nèi)澆道改為扁薄形,提高擋渣能力,終了上述缺陷,鑄件質(zhì)量完全達(dá)到客戶要求.
Zn對(duì)球墨鑄鐵和灰鑄鐵力學(xué)性能影響的研究方法.利用自制的300 kg中頻感應(yīng)電爐熔化鐵液300 kg.原材料采用80％的#20廢鋼+20％的Q10生鐵.隨流加入無As鋅粒.加入量分別為0.1％、0.25％、0.5％、1％,共5組,每組對(duì)應(yīng)澆注灰鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)試棒2根、白口試樣1個(gè),球墨鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)試樣2根、收縮試樣1個(gè).結(jié)果表明:對(duì)于灰鑄鐵,加入純Zn,會(huì)增加材料的白口傾向;對(duì)于球墨鑄鐵,在w(Zn)量達(dá)到0.063％的情況下,開始出現(xiàn)蠕蟲狀石墨,Zn元素對(duì)球墨鑄鐵的收縮傾向沒有影響.通過對(duì)加入不同比例的車身廢鋼進(jìn)行試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)雖然帶入的w(Zn)量很高,但對(duì)材料的組織和力學(xué)性能也無明顯影響.