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(chǔ)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,珠光體層片間距減小；試樣的抗拉強度和硬度逐漸增大,當(dāng)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(dāng)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(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,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(dāng)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(dāng)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。

進口球鐵材料的綜合力學(xué)性能較國產(chǎn)球鐵材料優(yōu)越性明顯,尤其是疲勞性能和沖擊性能,差異非常明顯。前者的疲勞極限為275MPa而后者僅為150MPa,前者常溫沖擊吸收功為7J而后者只有4J；熱等靜壓處理對材料組織變化有明顯的作用,熱等靜壓處理后基體組織分布更加均勻,基體上石墨球的球徑差異較未處理球鐵材料更小,石墨球大小等級及球化等級變化不明顯,隨著熱等靜壓冷卻速度的降低,基體中珠光體的含量降低,鐵素體含量增加,石墨球變化較?。粺岬褥o壓處理通過影響材料基體組織進而影響到材料的力學(xué)性能,在熱等靜壓處理后材料的綜合性能的到了明顯的提高,尤其表現(xiàn)在疲勞性能和沖擊性能方面,熱等靜壓處理后進口球鐵材料的疲勞性能提高約20%而國產(chǎn)球鐵疲勞性能提高約70%～,即國產(chǎn)球鐵在通過熱等靜壓處理提高疲勞性能方面較進口球鐵材料具有更大的潛力,而熱等靜壓處理后進口球鐵沖擊性能提高以上,優(yōu)于國產(chǎn)球鐵材料在沖擊性能方面的改善效果；熱等靜壓處理后材料的拉伸強度和硬度隨著基體珠光體跟鐵素體含量的變化而變化,基體中珠光體含量增加,材料拉伸強度跟硬度增加,反之材料拉伸強度和硬度降低。但并非線性關(guān)系?？傊?合理的熱等靜壓處理工藝能在一定程度上改善材料的綜合力學(xué)性能,因此,尋求更加合理的熱等靜壓處理工藝有很大的現(xiàn)實意義。

現(xiàn)代的經(jīng)濟的農(nóng)業(yè)方法要求能提供在需要的狀態(tài)下可靠的和使用壽命較長的農(nóng)業(yè)機械。整個農(nóng)用工業(yè)中所廣泛使用的球鐵鑄件包括各種拖拉機配件、犁樺、托架、夾鉗和滑輪。典型的部件是農(nóng)用車倆后軸殼，‘它原來采用鑄鋼件。道路鋪設(shè)和建筑工業(yè)都需要相當(dāng)數(shù)量灼各種各類的設(shè)備包括推土機、打進機、起重機和壓縮機，球鐵鑄件在這些方面都有應(yīng)用。機床工業(yè)利用球鐵的工程性能，它允許設(shè)計復(fù)雜的機床部件以及鑄件重量超過10。噸的重型機器鑄件。在應(yīng)用包括注射塑模板、鍛壓機汽缸和活塞。球鐵的抗拉強度和屈服強度高，機械加工性能好，允許生產(chǎn)較輕鑄件而使其保持剛性。同樣，球鐵的強度和韌性使其成為各種手工工具，如扳手、夾鉗和量具的理想材料。
球閥的制造者們是球鐵(包括奧氏體球鐵)的主要使用者，其應(yīng)用方面包括成功地輸送各種酸、鹽和堿性液體。球鐵在閥的應(yīng)用方面的一個有趣的例子是球閥塞由英國Parkfeld制造廠生產(chǎn)。用于1420毫米煤氣管道的大型球閥塞，原先用鍛鋼制造，直徑2410毫米、重量17噸?；旧现匦略O(shè)計的球鐵球閥塞重量僅n噸。附加的好處包括減少機械加工余量和加工時間以及提高了總的精度。完全鐵素體球鐵(1501085牌號370一應(yīng)用于這些球閥塞。鐵素體球鐵(GGG用作用過的原子核燃料桿(仍含有50%)的運送和貯藏容器的材料是由德國KrefeldSiempelkamp鑄造廠所積極促成的。為了取得應(yīng)用這種球鐵的贊賞，Ssempelkarnp要求重量大約85噸的Caster容器經(jīng)受有史以來施加于鐵鑄件的嚴格的惡劣的負荷試驗。這些試驗包括將85噸鑄件在低于一40“C溫度，從九米高度落到1000噸重的水泥座上，以及由中發(fā)射出一發(fā)大，幾乎以聲音的速度撞擊到鑄件上。