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??；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。

隨著鑄鐵水平連鑄技術(shù)的不斷推廣，鑄鐵型材正在被越來越廣泛的應(yīng)用到工業(yè)行韭中 的各個(gè)領(lǐng)域。本文通過對(duì)連鑄設(shè)備、控制系統(tǒng)的改進(jìn)和相關(guān)工藝參數(shù)的優(yōu)化，制備了幾種 不同截面尺寸的小直徑鑄鐵型材，并從小直徑鑄鐵型材的凝固成型特點(diǎn)出發(fā)，分析研究了 其組織與性能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得出了以下結(jié)論： (1)小直徑鑄鐵型材的金相組織特點(diǎn)是：發(fā)達(dá)的初生奧氏體枝晶和枝晶聞分布的細(xì)小 的D型石墨。 度差僅為Hl≥±15。 (3)試驗(yàn)所得的小直徑鑄鐵型材的抗拉強(qiáng)度均在320MPa以上，力學(xué)性能良好。 (4)從拉伸斷囂可以得出：奧氏體技晶在鑄鐵型謄孝的斷裂過程中主要表現(xiàn)為阻止裂紋 擴(kuò)展的作用，增加斷裂所需的能量，提高鑄鐵型材的強(qiáng)度。 (5)對(duì)小直徑鑄鐵型材的組織及斷裂行為分析表明：發(fā)達(dá)的初塵奧氏體技晶呈框架結(jié) 構(gòu)分布：枝晶間的D型石墨在高倍電鏡下觀察石墨的形狀近似里蠕蟲狀或狀。這是 小直徑鑄鐵型材度的根本原因。

可對(duì)鑄鐵型材表面進(jìn)行玻璃、搪瓷涂層，銅、鉻、鎢電鍍，滲碳、滲氮處理等，其性能遠(yuǎn)好于砂型鑄鐵件。鑄鐵型材因其獨(dú)有的組織特點(diǎn)及優(yōu)異的力學(xué)性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)床、液壓氣動(dòng)、汽車及動(dòng)力、印刷及紡織機(jī)械、模具、制冷壓縮機(jī)、冶金機(jī)械等行業(yè)。
連鑄球鐵型材還具有良好的熱處理性能。一般在CE=4.8—5.0時(shí)，鑄態(tài)性能可達(dá)到QT500-10牌號(hào)，正火性能可達(dá)到QT800-等溫淬火可達(dá)到QT1200-4水平。在CE=4.3—4.7時(shí)，鑄態(tài)性能可達(dá)到QT550-10牌號(hào)，正火性能可達(dá)到QT800-等溫淬火可達(dá)到QT1200-6水平。特別是在加入銅、鉬以后，其鑄態(tài)性能可達(dá)到QT800-3的水平?？梢?，連鑄型材優(yōu)良的性能和質(zhì)量的穩(wěn)定性完全可以滿足ADI的要求，能過ADI處理更易于得到品質(zhì)優(yōu)良的次鑄件。
目前，公司如美國福特汽車、福特賽車、康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)，德國奔馳、德國載重汽車，瑞典斯凱孚、薩博、沃爾沃汽車等均已經(jīng)成功應(yīng)用了水平連鑄ADI鑄件。在歐洲和美國，水平連鑄ADI已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)的各個(gè)部門，成功地替代了多種碳鋼和低合金鋼鑄件、鍛鋼件、表面淬火和氮化處理的鑄鋼件、鋁合金鑄件、銅合金鑄件、普通球鐵鑄件，以及焊接件和組裝件等，品種達(dá)數(shù)千種。國外的連鑄型材生產(chǎn)制造商如美國的Dura—Bar公司和日本虹技株式會(huì)社等早已用球鐵連鑄型材批量制造各種齒輪、齒輪軸、軸套和聯(lián)軸節(jié)等部件。