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(jìn)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(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,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,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(qiáng)度呈現(xiàn)降低的趨勢,當(dāng)含鈦量為0.149%時,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,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。

鐵型材的應(yīng)用：水平連鑄鑄鐵型材經(jīng)過幾十年的應(yīng)用實(shí)踐，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用于液壓、機(jī)床、模具、機(jī)車、冶金以及壓縮機(jī)和般通用零部件行業(yè)。鑄鐵型材內(nèi)部無缺陷，密度大于砂鑄件，具有細(xì)密的組織，耐壓致密性優(yōu)良，35Mpa的壓力下，壁厚1mm的試樣無點(diǎn)滲和周滲現(xiàn)象，加之其優(yōu)良的機(jī)加性能，非常適用于液壓件。滾動活塞式空調(diào)壓縮機(jī)機(jī)芯中，滾動活塞環(huán)為關(guān)鍵部件。通過淬火，連鑄灰鑄鐵棒材加工的活塞環(huán)(叉稱滾套)很容易達(dá)到Hf=IC50以上的硬度，且熱變形小，尺寸精度高。美國Potorex，F(xiàn)edders公司，日本Hitachi,上海日立，韓國LG，中國等廠商已經(jīng)批量采購在機(jī)床制造業(yè)中,使用鑄鐵型材制造車床、銑床、磨床、鉆床等的工作臺及機(jī)床導(dǎo)軌、軸。