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(duì)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(duì)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(zhǎng)度變短、寬度稍有增加,彎曲程度加大,石墨端部鈍化,對(duì)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(shì),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。

公司在多年球墨鑄鐵和灰口鑄鐵的棒料、條料等型材的鑄鐵銷售業(yè)務(wù)過車中，經(jīng)常遇到客戶對(duì)鑄鐵坯料更高要求。經(jīng)公司討論決定，自2015年2月1日起，公司對(duì)外開展鑄鐵的加工業(yè)務(wù)，在初期階段以初加工為主，大部分切削業(yè)務(wù)在場(chǎng)內(nèi)完成，減少用戶的加工量，且切削料因材質(zhì)純凈，利用價(jià)值高，使得總體成本下降，增加了行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力。經(jīng)過數(shù)月的客戶延伸和磨合，已經(jīng)在除蘇州地區(qū)以外的合肥、南京、泰州、揚(yáng)州、寧波、溫州、上海、嘉興等地批量供應(yīng)粗加工鑄鐵件，與客戶獲得雙贏局面。
鑄鐵的組織取決于石墨化進(jìn)行的程度，為了獲得所需要的組織，關(guān)鍵在于控制石墨化進(jìn)行的程度。實(shí)踐證明，鑄鐵化學(xué)成分、鑄鐵結(jié)晶的冷卻速度及鐵水的過熱和靜置等諸多因素都影響石墨化和鑄鐵的顯組織。鑄鐵中常見的C，Si、Mn、P、S中，C，Si是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，S是強(qiáng)烈阻礙石墨化的元素。實(shí)際上各元素對(duì)鑄鐵的石墨化能力的影為復(fù)雜。其影響與各元素本身的含量以及是否與其它元素發(fā)生作用有關(guān) ，如Ti、Zr、B、Ce、Mg等都阻礙石墨化，但若其含量極低(如B、Ce<0.01%，Ti<0.08%)時(shí)，它們又表現(xiàn)出有促進(jìn)石墨化的作用。

灰鑄鐵和球墨鑄鐵的凝固過程,包括生核過程、初生奧氏體枝晶的析出過程以及亞共晶鑄鐵、過共晶鑄鐵、共晶鑄鐵的形成過程.闡述了初生奧氏體枝晶的形態(tài)和初生奧氏體枝晶對(duì)鑄鐵性能的影響以及對(duì)初生奧氏體枝晶的控制.分析了灰鑄鐵和球墨鑄鐵的共晶轉(zhuǎn)變過程以及石墨的晶核.終得出:(1)對(duì)于灰鑄鐵,組織中枝晶所占的體積分?jǐn)?shù)提高,鑄鐵的強(qiáng)度隨之提高;(2)對(duì)于球墨鑄鐵,初生奧氏體枝晶的數(shù)量和枝晶間距,對(duì)石墨球的形態(tài)、尺寸和分布狀況有重要的影響;(3)將w(Al)量控制在0.005％～0.01％,既促進(jìn)灰鑄鐵石墨生核,又不會(huì)誘發(fā)針孔缺陷;(4)采用含S、O的孕育劑可以使球化率提高、石墨球數(shù)增多、石墨球尺寸減小,從而提高球墨鑄鐵質(zhì)量.