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(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,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。

現(xiàn)在通過觀察試塊來判斷球化情況是普遍采用的一種方法。各廠所用試塊形狀很多、尺寸各異，多數(shù)工廠采用三角形試塊。根據(jù)我廠生產(chǎn)特點(diǎn)、鑄件大小和厚薄，選用三角試塊截面積尺寸為12.5mm（底）×50mm((高）。還有些工廠采用圓形試塊，例如Ф15mm、Ф25mm、Ф30mm不等。鐵液理畢后用取樣勺由鐵液表面以下200mm處出液并澆成試塊并冷至暗紅色方可水淬冷卻球良的塊外圓比灰鑄鐵大得多外觀清潔光亮很有砂通常立澆的三角試塊兩側(cè)有縮陷臥澆塊頂面或兩側(cè)有縮陷試塊冷卻敲斷后球化良好試，呈銀白色或銀灰色瓷狀斷口 白口清晰中間有疏松若斷口呈銀白色并有放射狀花紋則表球劑加入量偏高產(chǎn)生的碳化物較多此時試塊入時發(fā)出“”的脆裂聲試片輕擊即斷且新?lián)舻目诤軡獾碾娛瘹馕兑虼撕脻沧r進(jìn)行浮硅育若口呈銀灰色并有均勻分布的小黑點(diǎn)若斷呈色晶。
本公司為客戶制作優(yōu)質(zhì)高性能的水平連鑄、鑄鐵型材產(chǎn)品。在生產(chǎn)鑄鐵型材的時候會出現(xiàn)鑄鐵的石墨化現(xiàn)象。為什么會出現(xiàn)這樣的情況呢，我們一起來了解一下。鐵結(jié)晶的冷速對其石墨化的影響一般來講，鑄件的冷速越緩慢就越有利于其充分驚醒石墨化，反之可能會形成白口鑄鐵。鑄鐵的冷速跟其傳型材料的熱導(dǎo)能力，澆注溫度（挺高澆注溫度能是鑄件的冷速得以延緩）及鑄件的壁厚等等因素均有關(guān)。鑄鐵材料中的化學(xué)成分對其石墨化有影響，我們知道在鑄鐵中含Si、MnP等元素，其中碳元素和硅元素可以促進(jìn)鑄鐵的石墨化，但是硫元素會阻礙鑄鐵的石墨化，其影響力和其在鑄鐵中的含量有很大的關(guān)系，同時不同元素之間可能會產(chǎn)生一定發(fā)的聯(lián)系，這都會對鑄鐵的石墨化造成影響，整個過程是極為復(fù)雜的。當(dāng)然對于鑄鐵中的鈦、鎬、鈰等元素，它們會根據(jù)自身的含量而對鑄鐵的石墨化起促進(jìn)或抑制作用。

近些年來，由于對灰鑄鐵的強(qiáng)度要求越來越高，灰鑄鐵的組織特征發(fā)生了很大的變化，也帶來了度灰鑄鐵切削加工性能變差這一普遍關(guān)注的問題。度灰鑄鐵的切削加工性能較差，其主要原因與其組織組成相中石墨的形態(tài)、數(shù)量、尺寸、分布以及珠光體基體的特征相關(guān)。 本文通過調(diào)整Si/C比、合金化元素加入量以及改變孕育劑種類來影響灰鑄鐵的石墨、珠光體以及初生奧氏體形態(tài)，從而獲得更高的抗拉強(qiáng)度以及更好的切削加工性能。 從金相組織方面，提高Si/C比會減少石墨數(shù)量，增強(qiáng)基體強(qiáng)度；加入合金化元素進(jìn)行變質(zhì)可以使石墨變得更加彎曲細(xì)小，并能夠提高基體強(qiáng)度。從灰鑄鐵的力學(xué)性能上來看，提高Si/C比能大幅提高其力學(xué)性能，隨著合金化元素加入量的提高也可以提高其力學(xué)性能，在考察的孕育劑中，硅鋯錳孕育劑提高力學(xué)性能的效果佳。
從加工性能上看來，提高Si/C比使加工性能嚴(yán)重惡化，隨著合金化元素加入量增加，加工性能先提高后降低，在考察的孕育劑中，硅鋯錳孕育劑提高加工性能和力學(xué)性能的效果也為佳。 通過分析拉伸過程以及切削加工過程中度灰鑄鐵的石墨變形規(guī)律，揭示出石墨對度灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度與加工性能的影響機(jī)制。在拉伸過程中，石墨作為夾雜分布在集體組織中，石墨形態(tài)對度灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度有很大的影響。石墨越彎曲，石墨端部角度越鈍，抗拉強(qiáng)度越好。在切削加工過程中，由于剪切力的作用，度灰鑄鐵組織中的石墨將發(fā)生規(guī)律性的變形，增加石墨的數(shù)量能夠減輕切削加工過程中的抗力、降低刀具的磨損，改善度灰鑄鐵的切削加工性能。通過石墨對度灰鑄鐵的性能影響的研究，