球墨铸铁井盖是球墨铸铁产品的一种

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1、球 墨 铸 铁 井 盖 是 球 墨 铸 铁 产 品 的 一 种 ， 球 墨 铸 铁 通 过 球 化 和 孕 育 处 理 得 到 球状 石 墨 ， 有 效 地 提 高 了 铸 铁 的 机 械 性 能 ， 特 别 是 提 高 了 塑 性 和 韧 性 ， 从 而 得到 比 碳 钢 还 高 的 强 度 。 球 墨 铸 铁 是 20 世 纪 五 十 年 代 发 展 起 来 的 一 种 高 强 度铸 铁 材 料 ， 其 综 合 性 能 接 近 于 钢 ， 正 是 基 于 其 优 异 的 性 能 ， 已 成 功 地 用 于 铸造 一 些 受 力 复 杂 ， 强 度 、 韧 性 、 耐 磨 性 要 求 较 高

2、 的 零 件 。 球 墨 铸 铁 已 迅 速 发展 为 仅 次 于 灰 铸 铁 的 、 应 用 十 分 广 泛 的 铸 铁 材 料 。 所 谓 “以 铁 代 钢 ”， 主要 指 球 墨 铸 铁 。 球 墨 铸 铁 井 盖 一 般 分 为 圆 形 和 方 形 ， 在 市 区 的 路 政 方 面 ， 一 般 采 用 圆 形 ，因 为 圆 形 的 井 盖 不 易 倾 斜 ， 能 够 较 好 的 保 护 好 行 人 和 车 辆 的 安 全 。 使 用 圆形 ， 主 要 是 考 虑 到 圆 形 的 井 盖 通 过 其 圆 心 的 每 条 直 径 长 度 都 是 一 样 的 ， 这 样如 果 井 盖 被

3、经 过 的 车 辆 轧 起 时 ， 因 为 不 论 如 何 轧 起 ， 其 直 径 都 会 比 下 面 的 井口 略 宽 ， 井 盖 不 会 掉 到 井 口 里 去 。 而 如 果 采 用 方 形 ， 因 为 方 形 的 对 角 线 明 显 长 于 其 每 条 边 长 ， 这 样 的 井 盖被 轧 起 时 ， 很 容 易 沿 井 口 的 对 角 线 方 向 掉 进 井 中 ， 造 成 安 全 隐 患 。 如 果 井 口做 成 圆 形 或 明 显 小 于 井 盖 ， 方 形 的 井 盖 就 不 会 掉 进 井 中 。 这 里 就 牵 涉 到 一 个材 料 的 最 大 利 用 和 节 约 的 问

4、题 。 井 口 的 使 用 取 决 于 井 口 的 大 小 ， 如 果 非 要 在上 面 安 装 个 面 积 远 远 大 于 井 口 的 方 形 井 盖 ， 那 么 材 料 的 利 用 和 实 用 价 值 自 然没 有 直 接 使 用 圆 形 的 井 盖 更 有 效 ， 既 节 约 井 盖 的 材 料 ， 也 保 证 了 井 口 的 安 全 。而 在 乡 下 和 电 缆 井 利 用 的 ， 一 般 采 用 方 形 ， 这 样 可 以 更 好 地 预 防 雨 水 等液 体 的 进 入 。 编 辑 本 段 一 、 球 墨 铸 铁 成 分生 铁 是 含 碳 量 大 于 2 的 铁 碳 合 金 ， 工

5、 业 生 铁 含 碳 量 一 般 在 2.5%-4%， 并 含 C、 SI、 Mn、 S、 P 等 元 素 ， 是 用 铁 矿 石 经 高 炉 冶 炼 的 产 品 。 根 据生 铁 里 碳 存 在 形 态 的 不 同 ， 又 可 分 为 炼 钢 生 铁 、 铸 造 生 铁 和 球 墨 铸 铁 等 几 种 。析 出 的 石 墨 呈 球 形 的 铸 铁 。 球 状 石 墨 对 金 属 基 体 的 割 裂 作 用 比 片 状 石 墨小 ， 使 铸 铁 的 强 度 达 到 基 体 组 织 强 度 的 70 90 ， 抗 拉 强 度 可 达120kgf/mm2， 并 且 具 有 良 好 的 韧 性 。

6、球 墨 铸 铁 除 铁 外 的 化 学 成 分 通 常 为 ： 含碳 量 3.6 3.8 ， 含 硅 量 2.0 3.0 ， 含 锰 、 磷 、 硫 总 量 不 超 过 1.5 和适 量 的 稀 土 、 镁 等 球 化 剂 。 编 辑 本 段 二 、 球 墨 铸 铁 性 能 及 制 作 流 程球 铁 铸 件 差 不 多 已 在 所 有 主 要 工 业 部 门 中 得 到 应 用 ， 这 些 部 门 要 求 高 的强 度 、 塑 性 、 韧 性 、 耐 磨 性 、 耐 严 重 的 热 和 机 械 冲 击 、 耐 高 温 或 低 温 、 耐腐 蚀 以 及 尺 寸 稳 定 性 等 。 为 了 满 足

7、 使 用 条 件 的 这 些 变 化 、 球 墨 铸 铁 现 有 许 多牌 号 ， 提 供 了 机 械 性 能 和 吻 理 性 能 的 一 个 很 宽 的 范 围 。 如 国 际 标 准 化 组 织 ISO1083 所 规 定 的 大 多 数 球 墨 铸 铁 铸 件 ， 主 要 是 以 非合 金 态 生 产 的 。 显 然 ， 这 个 范 围 包 括 抗 拉 强 度 大 于 800 牛 顿 /毫 米 ， 延 伸 率为 2%的 高 强 度 牌 号 。 另 一 个 极 端 是 高 塑 性 牌 号 ， 其 延 伸 率 大 于 17%， 而 相应 的 强 度 较 低 (最 低 为 370 牛 顿 /毫

8、 米 勺 。 强 度 和 延 伸 率 并 不 是 设 计 者 选 择 材料 的 唯 一 根 ， 而 其 它 决 定 性 的 重 要 性 能 还 包 括 屈 服 强 度 、 弹 性 模 数 、 耐 磨 性和 疲 劳 强 度 、 硬 度 和 冲 击 性 能 。 另 外 ， 耐 蚀 性 和 抗 氧 化 以 及 电 磁 性 能 对 于 设计 者 也 许 是 关 键 的 。 为 了 满 足 这 些 特 殊 使 用 ， 研 制 了 一 组 奥 氏 体 球 铁 ， 通 常叫 傲 Ni 一 Resis 亡 球 铁 。 这 些 奥 氏 体 球 铁 ， 主 要 用 锌 、 铬 和 锰 合 金 化 ， 并且 列 入

9、 国 际 标 准 。 制 作 流 程 （ 一 ） 严 格 要 求 化 学 成 分 ， 对 原 铁 液 要 求 的 碳 硅 含 量 比 灰 铸 铁 高 ， 降 低球 墨 铸 铁 中 锰 ， 磷 ， 硫 的 含 量 （ 二 ） 铁 液 出 炉 温 度 比 灰 铸 铁 更 高 ， 以 补 偿 球 化 ， 孕 育 处 理 时 铁 液 温 度的 损 失 （ 三 ） 进 行 球 化 处 理 ， 即 往 铁 液 中 添 加 球 化 剂 （ 四 ） 加 入 孕 育 剂 进 行 孕 育 处 理 （ 五 ） 球 墨 铸 铁 流 动 性 较 差 ， 收 缩 较 大 ， 因 此 需 要 较 高 的 浇 注 温 度 及

10、 较大 的 浇 注 系 统 尺 寸 ， 合 理 应 用 冒 口 ， 冷 铁 ， 采 用 顺 序 凝 固 原 则 （ 六 ） 进 行 热 处 理 编 辑 本 段 三 、 球 墨 铸 铁 生 产 历 史 及 应 用国 内 在 河 南 巩 县 铁 生 沟 西 汉 中 、 晚 期 的 冶 铁 遗 址 中 出 土 的 铁 ， 经 过 金 相检 验 ， 具 有 放 射 状 的 球 状 石 墨 ， 球 化 率 相 当 于 现 代 标 准 一 级 水 平 。 而 现 代的 球 墨 铸 铁 则 是 迟 至 1947 年 才 在 国 外 研 制 成 功 的 。 我 国 古 代 的 铸 铁 ， 在 一个 相 当 长

11、 的 时 期 里 含 硅 量 都 偏 低 ， 也 就 是 说 ， 在 约 2000 年 前 的 西 汉 时 期 ，我 国 铁 器 中 的 球 状 石 墨 ， 就 已 由 低 硅 的 生 铁 铸 件 经 柔 化 退 火 的 方 法 得 到 。 这是 我 国 古 代 铸 铁 技 术 的 重 大 成 就 ， 也 是 世 界 冶 金 史 上 的 奇 迹 。 球 墨 铸 铁 以 其 优 良 的 性 能 ， 在 使 用 中 有 时 可 以 代 替 昂 贵 的 铸 钢 和 锻 钢 ，在 机 械 制 造 工 业 中 得 到 广 泛 应 用 。 国 际 冶 金 行 业 过 去 一 直 认 为 球 墨 铸 铁 是

12、 英国 人 于 1947 年 发 明 的 。 西 方 某 些 学 者 甚 至 声 称 ， 没 有 现 代 科 技 手 段 ， 发 明球 墨 铸 铁 是 不 可 想 象 的 。 1981 年 ， 我 国 球 铁 专 家 采 用 现 代 科 学 手 段 ， 对 出土 的 513 件 古 汉 魏 铁 器 进 行 研 究 ， 通 过 大 量 的 数 据 断 定 汉 代 我 国 就 出 现 了 球状 石 墨 铸 铁 。 有 关 论 文 在 第 18 届 世 界 科 技 史 大 会 上 宣 读 ， 轰 动 了 国 际 铸 造界 和 科 技 史 界 。 国 际 冶 金 史 专 家 于 1987 年 对 此

13、进 行 验 证 后 认 为 ： 古 代 中 国已 经 摸 索 到 了 用 铸 铁 柔 化 术 制 造 球 墨 铸 铁 的 规 律 ， 这 对 世 界 冶 金 史 作 重 新 分期 划 代 具 有 重 要 意 义 。 国 外 1947 年 英 国 H.Morrogh 发 现 ， 在 过 共 晶 灰 口 铸 铁 中 附 加 铈 ， 使 其 含 量在 0.02wt%以 上 时 ， 石 墨 呈 球 状 。 1948 年 美 国 A.P.Ganganebin 等 人 研 究 指出 ， 在 铸 铁 中 添 加 镁 ， 随 后 用 硅 铁 孕 育 ， 当 残 余 镁 量 大 于 0.04wt%时 ， 得到

14、球 状 石 墨 。 从 此 以 后 ， 球 墨 铸 铁 开 始 了 大 规 模 工 业 生 产 。 球 墨 铸 铁 作 为 新型 工 程 材 料 的 发 展 速 度 是 令 人 惊 异 的 。 1949 年 世 界 球 墨 铸 铁 产 量 只 有 5 万吨 ， 1960 年 为 53.5 万 吨 ， 1970 年 增 长 到 500 万 吨 ， 1980 年 为 760 万 吨 ，1990 年 达 到 915 万 吨 。 2000 年 达 到 1500 万 吨 。 球 墨 铸 铁 的 生 产 发 展 速 度在 工 业 发 达 国 家 特 别 快 。 世 界 球 墨 铸 铁 产 量 的 75%是

15、 由 美 国 、 日 本 、 德 国 、意 大 利 、 英 国 、 法 国 六 国 生 产 的 。 中 国 球 墨 铸 铁 生 产 起 步 很 早 ， 1950 年就 研 制 成 功 并 投 入 生 产 ， 中 国 的 球 墨 铸 铁 年 产 量 达 230 万 吨 ， 位 于 美 国 、日 本 之 后 ， 居 世 界 第 三 位 。 适 合 中 国 国 情 的 稀 土 镁 球 化 剂 的 研 制 成 功 ， 铸 态球 墨 铸 铁 以 及 奥 氏 体 -贝 氏 体 球 墨 铸 铁 等 各 个 领 域 的 生 产 技 术 和 研 究 工 作 均达 到 了 很 高 的 技 术 水 平 。 （ 1）

16、 铸 态 珠 光 体 球 墨 铸 铁 曲 轴 和 铸 态 铁 素 体 球 墨 铸 铁 汽 车 底 盘 零 件 分别 在 我 国 第 二 汽 车 厂 、 南 京 汽 车 厂 和 第 一 汽 车 厂 相 继 投 产 。 这 标 志 着 中 国 铸态 球 墨 铸 铁 生 产 达 到 了 较 高 水 平 。 与 之 相 适 应 的 包 外 脱 硫 、 双 联 法 熔 炼 、 瞬时 孕 育 、 孕 育 块 技 术 以 及 音 频 检 测 和 热 分 析 快 速 分 析 等 技 术 的 采 用 ， 则 标 志着 中 国 大 量 流 水 生 产 汽 车 铸 件 的 技 术 水 平 与 国 际 先 进 水 平 的 差 距 正 在 缩 小 。 （ 2） 试 验 研 究 了 大 断 面 （ 壁 厚 大 于 120mm） 球 墨 铸 铁 的 冶 金 因 素 以 及相 应 的 生 产 工 艺 措 施 。 采 用 适 量 的 钇 基 重 稀 土 复 合 球 化 剂 、 强 制 冷 却 、 顺 序凝 固 、 延 后 孕 育