隨著合金價(jià)格的提高,生產(chǎn)成本不斷增加。為降低生產(chǎn)成本,本課題在HT250材質(zhì)的基礎(chǔ)上,采用氮、鈦、鈮對鐵液進(jìn)行合金化,通過金相組織觀察、SEM分析、EDS分析、拉伸試驗(yàn)和硬度試驗(yàn),研究了氮、鈦、鈮對灰鑄鐵組織及性能的影響規(guī)律。 試驗(yàn)結(jié)果表明,含氮量為0.0055%～0.013%、含錳量為1.0%-1.36%時(shí),試樣的金相組織為A型石墨+細(xì)片狀珠光體+少量鐵素體。隨著含氮、錳量的增加：片狀石墨長度變短、寬度稍有增加,彎曲程度加大,石墨端部鈍化,對基體的割裂作用減弱；細(xì)片狀珠光體含量略有增加,珠光體層片間距減小；試樣的抗拉強(qiáng)度和硬度逐漸增大,當(dāng)含氮量為0.012%、含錳量為1.24%時(shí),試樣的抗拉強(qiáng)度和硬度達(dá)到大值,分別為395MPa和260HBW。當(dāng)鐵液中含氮量≥0.011%時(shí),鑄件表面下開始出現(xiàn)氣孔缺陷。 在適當(dāng)含氮量(0.0080%左右)基礎(chǔ)上,含鈦量在0.055%-0.149%范圍內(nèi)時(shí),試樣的金相組織為A型和D型石墨+珠光體+少量鐵素體。隨著含鈦量的增加：A型石墨減少,D型石墨增多；鐵素體的含量增多,珠光體的含量減少。
試樣的抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)降低的趨勢,當(dāng)含鈦量為0.149%時(shí),試樣的抗拉強(qiáng)度小,為230MPa；而試樣的布氏硬度略有增加,當(dāng)含鈦量為0.149%時(shí),試樣的布氏硬度大,為219HBW。鈦在含氮灰鑄鐵中的存在形式有以下兩種：少部分固溶于基體中,呈均勻分布；大部分與鐵液中的碳、氮形成鈦的碳氮化物,并多以三角形、四邊形及帶棱角的不規(guī)則塊狀鑲嵌于基體之中,呈彌散分布。

工業(yè)化試驗(yàn)結(jié)果表明:采用喂線工藝生產(chǎn)FCD700球墨鑄鐵凸輪軸時(shí),鑄件球化率、石墨球尺寸等級(jí)等參數(shù)都優(yōu)于原沖入法工藝,且鑄件力學(xué)性能的穩(wěn)定性得到很大改善,球化處理效果穩(wěn)定,重現(xiàn)性好;喂線技術(shù)工藝對鐵水增硅量小,可大量使用回爐料,降低了生產(chǎn)成本,并能靈活調(diào)整氣壓澆注機(jī)內(nèi)鎂殘量的波動(dòng);同時(shí)喂線處理工藝在很大程度上了球化作業(yè)時(shí)煙氣對環(huán)境的影響和污染,降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
分析了低碳鐵水中的元素與孕育劑中的元素對低碳球鐵球化與性能的影響。結(jié)果表明：經(jīng)SX變質(zhì)劑處理后的低碳鐵水可以獲得細(xì)小、分布較廣的石墨球，低碳球鐵的綜合性能不低于傳統(tǒng)球鐵，在鑄態(tài)下就可以達(dá)到QT700-2的水平。但成本卻大為降低。 低碳球鐵在鑄態(tài)下的抗拉強(qiáng)度可達(dá)750MPa，沖擊韌性可達(dá)20J／cm~其中石墨球直徑在5～20基體以珠光體為主，有少量的鐵素體與滲碳體。對低碳球鐵的強(qiáng)化與韌化做了初步的分析研究，認(rèn)為低碳球鐵的韌化處理具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。在掃描電鏡(SEM)與透射電鏡(TEM)上觀察石墨球，與傳統(tǒng)石墨球相比低碳球鐵的石墨球呈細(xì)小點(diǎn)狀分布，球墨中心聚集有較多的球化元素而在邊緣處分布有反球化元素。石墨球中心存在有氧化 【摘要 一 物、硫化物以及氮化物等組成的復(fù)雜的化合物，經(jīng)分析 認(rèn)為它們是球狀石墨形核的有效核心。后提出進(jìn)一步 改善低碳球鐵性能的建議。