隨著合金價格的提高,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)的基礎上,采用氮、鈦、鈮對鐵液進行合金化,通過金相組織觀察、SEM分析、EDS分析、拉伸試驗和硬度試驗,研究了氮、鈦、鈮對灰鑄鐵組織及性能的影響規(guī)律。 試驗結(jié)果表明,含氮量為0.0055%～0.013%、含錳量為1.0%-1.36%時,試樣的金相組織為A型石墨+細片狀珠光體+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；細片狀珠光體含量略有增加,珠光體層片間距減??；試樣的抗拉強度和硬度逐漸增大,當含氮量為0.012%、含錳量為1.24%時,試樣的抗拉強度和硬度達到大值,分別為395MPa和260HBW。當鐵液中含氮量≥0.011%時,鑄件表面下開始出現(xiàn)氣孔缺陷。 在適當含氮量(0.0080%左右)基礎上,含鈦量在0.055%-0.149%范圍內(nèi)時,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。
試樣的抗拉強度呈現(xiàn)降低的趨勢,當含鈦量為0.149%時,試樣的抗拉強度小,為230MPa；而試樣的布氏硬度略有增加,當含鈦量為0.149%時,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。

球墨鑄鐵是工業(yè)上應用廣泛的金屬材料之球墨鑄鐵以其度、高塑韌性、良好的抗疲勞能力和鑄造性能以及較低的生產(chǎn)成本而應用越來越廣泛,并逐步替代鑄鋼件。孕育處理是球鐵生產(chǎn)中不可缺少的一個環(huán)節(jié),其目的在于增加石墨球的數(shù)量、提高其圓整度、細化石墨球、防止球化衰退、降低白口傾向、防止在共晶團間形成自由滲碳體等。 球墨鑄鐵在生產(chǎn)中普遍應用的孕育劑是75硅鐵,但其孕育效果較差,為自由滲碳體,需要加入量較大,然而為了控制終硅量,則必須降低原鐵水的含硅量,這就給回爐料的利用帶來了一定難度。而孕育效果非常強的孕育劑,加入較少的量就能達到和普通孕育劑相同的孕育效果,而且增硅也少,這樣就可以適當?shù)靥岣咴F水的含硅量,進而提高了對回爐料的利用率,從而降低生產(chǎn)成本。
本論文通過反復試驗研制出一種由Fe2OFeS、Bi2OCaSi四種物質(zhì)組成的新型復合孕育劑,為了確定孕育劑中各種物質(zhì)的佳成分配比,我們通過向牌號為QT500-7的球鐵鐵水中加入此種孕育劑進行了三因素三水平的正交試驗。通過對正交試驗結(jié)果進行極差分析確定出孕育劑中各成分的佳配比。然后繼續(xù)探討了這種新型孕育劑對球墨鑄鐵觀組織和力學性能的影響。 研究結(jié)果表明,新型復合孕育劑的主要成分組成為：Bi%,余量為Ca,其加入量為鑄件重量的0.1wt%,在向牌號為QT450-10的球鐵鐵水中加入此種新型孕育劑后球鐵組織中的石墨球數(shù)明顯增多,由264個/mmm2增加至325個/mm石墨球數(shù)的增多有助于鐵素體含量的增加,另外球化級別也由添加前的4級提高到3級,從而使鑄件達到較好的綜合力學性能,尤其是伸長率得到了很大的提高