会计学1球铁的金相球铁的金相(jīn xiānɡ)组织组织第一页，共30页 1. 1. 球铁牌号球铁牌号球铁牌号球铁牌号(páihào)(páihào)及力学性能（及力学性能（及力学性能（及力学性能（GB1348-88GB1348-88））））表2-1 单铸试块的力学性能牌牌 号号σ σb b /MPa/MPa(kgf/mm(kgf/mm2 2) )σ σ0.20.2/MPa/MPa(kgf/mm(kgf/mm2 2) )δ δ(%)(%)供供 参参 考考最小最小值值硬度硬度（（HBHB））主要金相主要金相组织组织QT400-18QT400-18400(40.80)400(40.80)250(25.50)250(25.50)1818130~180130~180铁铁素体素体QT400-15QT400-15400(40.80)400(40.80)250(25.50)250(25.50)1515130~180130~180铁铁素体素体QT450-10QT450-10450(45.90)450(45.90)310(31.60)310(31.60)1010160~210160~210铁铁素体素体QT500-7QT500-7500(51.00)500(51.00)320(32.65)320(32.65)7 7170~230170~230铁铁素体素体+ +珠光体珠光体QT600-3QT600-3600(61.20)600(61.20)370(37.75)370(37.75)3 3190~270190~270珠光体珠光体+ +铁铁素体素体QT700-2QT700-2700(71.40)700(71.40)420(42.85)420(42.85)2 2225~305225~305珠光体珠光体QT800-2QT800-2800(81.60)800(81.60)480(48.98)480(48.98)2 2245~335245~335珠光体或回火珠光体或回火组织组织QT900-2QT900-2900(91.80)900(91.80)600(61.20)600(61.20)2 2280~360280~360贝贝氏体或回火氏体或回火马马氏体氏体第1页/共29页第二页，共30页。
l l球铁力学性能的验收依据，主要为抗拉强度（球铁力学性能的验收依据，主要为抗拉强度（σbσb）和伸）和伸长率（长率（δ δ），如用户），如用户(yònghù)(yònghù)有特殊需要，冲击韧性、屈有特殊需要，冲击韧性、屈服点、硬度也可作为附加的验收依据，必要时还应对金服点、硬度也可作为附加的验收依据，必要时还应对金相组织进行检验相组织进行检验l l在特殊情况下，经供需双方同意，允许根据铸件本体所在特殊情况下，经供需双方同意，允许根据铸件本体所测得的硬度值规定球铁的硬度牌号，见测得的硬度值规定球铁的硬度牌号，见GB1348-88GB1348-88第2页/共29页第三页，共30页 2.金相金相(jīn xiānɡ)组织组织l l正常组织：细小圆整的石墨球正常组织：细小圆整的石墨球正常组织：细小圆整的石墨球正常组织：细小圆整的石墨球+ +金属基体金属基体金属基体金属基体l l铸态组织：通常基体为铁素体与珠光体的混合组织；由于铸态组织：通常基体为铁素体与珠光体的混合组织；由于铸态组织：通常基体为铁素体与珠光体的混合组织；由于铸态组织：通常基体为铁素体与珠光体的混合组织；由于(yóuyú)(yóuyú)二次二次二次二次结晶条件的影响，铁素体通常位于石墨球周围，形成结晶条件的影响，铁素体通常位于石墨球周围，形成结晶条件的影响，铁素体通常位于石墨球周围，形成结晶条件的影响，铁素体通常位于石墨球周围，形成“ “牛眼状组织牛眼状组织牛眼状组织牛眼状组织” ”。
l l热处理组织：通过不同的热处理工艺，可以方便的调整球铁的基体组热处理组织：通过不同的热处理工艺，可以方便的调整球铁的基体组热处理组织：通过不同的热处理工艺，可以方便的调整球铁的基体组热处理组织：通过不同的热处理工艺，可以方便的调整球铁的基体组织l l 高温退火：全体素体高温退火：全体素体高温退火：全体素体高温退火：全体素体l l 正正正正 火：全珠光体火：全珠光体火：全珠光体火：全珠光体l l 调调调调 质：马氏体质：马氏体质：马氏体质：马氏体l l 等温淬火：奥氏体等温淬火：奥氏体等温淬火：奥氏体等温淬火：奥氏体+ +贝氏体贝氏体贝氏体贝氏体第3页/共29页第四页，共30页 l l目前，可以通过各种工艺手段，在铸态获得铁素体或几乎全部为目前，可以通过各种工艺手段，在铸态获得铁素体或几乎全部为珠光体的球墨铸铁，除去珠光体的球墨铸铁，除去(chú qù)(chú qù)了退火或正火处理，缩短生产了退火或正火处理，缩短生产周期，降低成本。
周期，降低成本l l在通常的生产条件下，由于某些化学元素的偏析以及球铁的凝固在通常的生产条件下，由于某些化学元素的偏析以及球铁的凝固特性等原因，在共晶团界处会出现一些非正常组织，如渗碳体、特性等原因，在共晶团界处会出现一些非正常组织，如渗碳体、磷共晶等杂质相，应该加以限制磷共晶等杂质相，应该加以限制第4页/共29页第五页，共30页 3.基体组织基体组织(zǔzhī)类类型型（（（（1 1）珠光体球铁）珠光体球铁）珠光体球铁）珠光体球铁基体组织：以珠光体为主，余量基体组织：以珠光体为主，余量基体组织：以珠光体为主，余量基体组织：以珠光体为主，余量(yú liàn(yú liànɡ ɡ) )为铁素体，一般可在铸态获为铁素体，一般可在铸态获为铁素体，一般可在铸态获为铁素体，一般可在铸态获正火态获得正火态获得正火态获得正火态获得典型牌号：典型牌号：典型牌号：典型牌号：QT600-3QT600-3、、、、QT 700-2QT 700-2、、、、QT800-2 QT800-2 性能特点：抗拉强度性能特点：抗拉强度性能特点：抗拉强度性能特点：抗拉强度σbσb、硬度、硬度、硬度、硬度HBHB高，延伸率高，延伸率高，延伸率高，延伸率δ δ低。
低 （（（（2 2）铁素体球铁）铁素体球铁）铁素体球铁）铁素体球铁基体组织：以铁素体为主，余量基体组织：以铁素体为主，余量基体组织：以铁素体为主，余量基体组织：以铁素体为主，余量(yú liàn(yú liànɡ ɡ) )为珠光体为珠光体为珠光体为珠光体典型牌号：典型牌号：典型牌号：典型牌号：QT400-18QT400-18、、、、QT 400-15QT 400-15、、、、QT450-10 QT450-10 性能特点：塑性和韧性较高，强度较低性能特点：塑性和韧性较高，强度较低性能特点：塑性和韧性较高，强度较低性能特点：塑性和韧性较高，强度较低影响铁素体球墨铸铁塑性和韧性的主要因素为化学成分（含硅量）、石影响铁素体球墨铸铁塑性和韧性的主要因素为化学成分（含硅量）、石影响铁素体球墨铸铁塑性和韧性的主要因素为化学成分（含硅量）、石影响铁素体球墨铸铁塑性和韧性的主要因素为化学成分（含硅量）、石墨球大小及形状、残留的自由渗碳体及夹杂物、铁素体的晶粒度等墨球大小及形状、残留的自由渗碳体及夹杂物、铁素体的晶粒度等墨球大小及形状、残留的自由渗碳体及夹杂物、铁素体的晶粒度等墨球大小及形状、残留的自由渗碳体及夹杂物、铁素体的晶粒度等。
第5页/共29页第六页，共30页 （（（（3 3）混合基体球铁）混合基体球铁）混合基体球铁）混合基体球铁基体组织基体组织基体组织基体组织(z(zǔ ǔzhī)zhī)：为铁素体和珠光体混合组织：为铁素体和珠光体混合组织：为铁素体和珠光体混合组织：为铁素体和珠光体混合组织(z(zǔ ǔzhī)zhī)典型牌号：典型牌号：典型牌号：典型牌号：QT500-7 QT500-7 性能特点：较好的强度和韧性配合性能特点：较好的强度和韧性配合性能特点：较好的强度和韧性配合性能特点：较好的强度和韧性配合4 4）奥氏体）奥氏体）奥氏体）奥氏体- -贝氏体球铁（贝氏体球铁（贝氏体球铁（贝氏体球铁（ADIADI球铁）球铁）球铁）球铁）与普通球铁相比，具有强度、塑性和韧性都很高的综合力学性能，优于与普通球铁相比，具有强度、塑性和韧性都很高的综合力学性能，优于与普通球铁相比，具有强度、塑性和韧性都很高的综合力学性能，优于与普通球铁相比，具有强度、塑性和韧性都很高的综合力学性能，优于珠光体球铁，也优于经过调质处理的球铁珠光体球铁，也优于经过调质处理的球铁珠光体球铁，也优于经过调质处理的球铁珠光体球铁，也优于经过调质处理的球铁。
性能特点：抗拉强度性能特点：抗拉强度性能特点：抗拉强度性能特点：抗拉强度σb=900σb=900～～～～1400MPa1400MPa 延伸率延伸率延伸率延伸率δ δ＞＞＞＞10% 10% 冲击韧性、抗疲劳性能、耐磨性都很高冲击韧性、抗疲劳性能、耐磨性都很高冲击韧性、抗疲劳性能、耐磨性都很高冲击韧性、抗疲劳性能、耐磨性都很高第6页/共29页第七页，共30页 4.金相金相(jīn xiānɡ)组织评定组织评定l l按按GB9441-88GB9441-88《球墨铸铁金相》，对球铁的金相组织进行评定指标《球墨铸铁金相》，对球铁的金相组织进行评定指标有：球化级别、石墨大小、珠光体粗细和数量、分散有：球化级别、石墨大小、珠光体粗细和数量、分散(fēnsàn)(fēnsàn)的铁的铁素体的数量、磷共晶和碳化物素体的数量、磷共晶和碳化物l l（（1 1）球化级别）球化级别1~61~6级，一般要求级，一般要求1~31~3级l l（（2 2）石墨大小）石墨大小3~83~8级，一般要求石墨直径级，一般要求石墨直径6~86~8级。
级l l（（3 3）珠光体的粗细和数量珠光体的粗细和数量l l珠光体粗细度分为：粗片状珠光体、片状珠光体、细片状珠光体珠光体粗细度分为：粗片状珠光体、片状珠光体、细片状珠光体l l一般要求为细片状珠光体一般要求为细片状珠光体l l对于高韧性球铁，珠光体要少，特别是对于高韧性球铁，珠光体要少，特别是QT400-18QT400-18，不允许有珠光体，，不允许有珠光体，或其量或其量<1%<1%，其余为铁素体其余为铁素体l l（（4 4）高韧性球铁中不允许出现磷共晶和碳化物高韧性球铁中不允许出现磷共晶和碳化物第7页/共29页第八页，共30页 球墨铸铁球墨铸铁(qiúmò-zhùtiě)的生产的生产l l球墨铸铁的生产过程包含以下几个环节：熔炼合格的铁球墨铸铁的生产过程包含以下几个环节：熔炼合格的铁液，球化处理液，球化处理(ch(chǔ ǔl lǐ ǐ) )，孕育处理，孕育处理(ch(chǔ ǔl lǐ ǐ) )，炉前检查，，炉前检查，浇注铸件，清理及热处理浇注铸件，清理及热处理(ch(chǔ ǔl lǐ ǐ) )，铸件质量检查铸件质量检查l l在上述各个环节中，熔炼优质铁液和进行有效的球化在上述各个环节中，熔炼优质铁液和进行有效的球化——孕育处理孕育处理(ch(chǔ ǔl lǐ ǐ) )是生产的关键。
是生产的关键第8页/共29页第九页，共30页 1. 化学成分的选定化学成分的选定(xuǎn dìnɡ)l l选择适当化学成分是保证铸铁获得良好的组织状态选择适当化学成分是保证铸铁获得良好的组织状态和高性能的基本条件，化学成分的选择既要有利于和高性能的基本条件，化学成分的选择既要有利于石墨的球化和获得满意的基体石墨的球化和获得满意的基体(jī t(jī tǐ ǐ) )，以期获得所，以期获得所要求的性能，又要使铸铁有较好的铸造性能要求的性能，又要使铸铁有较好的铸造性能第9页/共29页第十页，共30页 1.1基本基本(jīběn)元元素素 (1) (1) 碳和硅碳和硅 由于球状石墨对基体的削弱作用很小，故球墨铸铁中由于球状石墨对基体的削弱作用很小，故球墨铸铁中石墨数量多少，对力学性能的影响不显著，当含碳量在石墨数量多少，对力学性能的影响不显著，当含碳量在3.2%~3.8%3.2%~3.8%范围内变化时，实际上对球墨铸铁的力学性能范围内变化时，实际上对球墨铸铁的力学性能无明显影响确定球墨铸铁的含碳量时，主要从保证铸无明显影响确定球墨铸铁的含碳量时，主要从保证铸造性能考虑，为此将碳当量选择在共晶成分左右。
造性能考虑，为此将碳当量选择在共晶成分左右 由于球化元素使相图上共晶点的位置右移，因而使共由于球化元素使相图上共晶点的位置右移，因而使共晶碳当量移至晶碳当量移至4.6%~4.7%4.6%~4.7%左右，具有共晶成分的铁液流动左右，具有共晶成分的铁液流动性最好，形成集中缩孔倾向大，铸铁的组织致密度高性最好，形成集中缩孔倾向大，铸铁的组织致密度高当碳当量过低时，铸件易产生缩松和裂纹碳当量过高当碳当量过低时，铸件易产生缩松和裂纹碳当量过高时，易产生石墨漂浮时，易产生石墨漂浮(piāo fú)(piāo fú)现象，其结果是使铸铁中夹现象，其结果是使铸铁中夹杂物数量增多，降低铸铁性能，而且污染工作环境杂物数量增多，降低铸铁性能，而且污染工作环境第10页/共29页第十一页，共30页 l l用镁和铈处理的铁液有较大的结晶过冷和形成白口的倾向，硅能减用镁和铈处理的铁液有较大的结晶过冷和形成白口的倾向，硅能减小这种倾向此外，硅还能细化石墨小这种倾向此外，硅还能细化石墨(shímò)(shímò)，提高石墨，提高石墨(shímò)(shímò)球球的圆整度的圆整度。
l l但硅又降低铸铁的韧性，并使韧性但硅又降低铸铁的韧性，并使韧性- -脆性转变温度升高脆性转变温度升高l l因此在选择碳硅含量时，应按照高碳低硅的原则，一般认为因此在选择碳硅含量时，应按照高碳低硅的原则，一般认为Si>2.8%Si>2.8%时，会使球墨铸铁的韧性降低，故当要求高韧性时，应以此值为限，时，会使球墨铸铁的韧性降低，故当要求高韧性时，应以此值为限，如铸件是在寒冷地区使用，则含硅量应适当降低如铸件是在寒冷地区使用，则含硅量应适当降低l l对铁素体球铁，一般控制碳硅含量为：对铁素体球铁，一般控制碳硅含量为：l l C3.6%~4.0% C3.6%~4.0%，，Si2.4%~2.8%Si2.4%~2.8%；；l l对珠光体球铁，一般控制碳硅含量为：对珠光体球铁，一般控制碳硅含量为：l l C3.4%~3.8% C3.4%~3.8%，，Si2.2%~2.6%Si2.2%~2.6%第11页/共29页第十二页，共30页 (2) 锰锰l l球墨铸铁球墨铸铁(qiúmò-zhùtiě)(qiúmò-zhùtiě)中锰所起的作用与其在灰铸铁中所起的作用不中锰所起的作用与其在灰铸铁中所起的作用不同。
在灰铸铁中，锰除了强化铁素体和稳定珠光体外，还能减小硫的同在灰铸铁中，锰除了强化铁素体和稳定珠光体外，还能减小硫的危害作用；在球铁中，由于球化元素具有很强的脱硫能力，因而锰已危害作用；在球铁中，由于球化元素具有很强的脱硫能力，因而锰已不再能起这种有益的作用而由于锰有严重的正偏析倾向，有可能富不再能起这种有益的作用而由于锰有严重的正偏析倾向，有可能富集于共晶团晶界处，严重时会促进形成晶间碳化物，因而显著降低球集于共晶团晶界处，严重时会促进形成晶间碳化物，因而显著降低球墨铸铁墨铸铁(qiúmò-zhùtiě)(qiúmò-zhùtiě)的韧性l l铸态铁素体球铁，通常控制在铸态铁素体球铁，通常控制在Mn0.3%~0.4%Mn0.3%~0.4%；；l l热处理态铁素体球铁，可控制热处理态铁素体球铁，可控制MnMn＜＜0.5%0.5%；；l l铸态珠光体球铁，可控制铸态珠光体球铁，可控制Mn0.4%~0.8%Mn0.4%~0.8%；；l l其中铸态珠光体球铁锰含量可适当高些，但通常推荐用铜来稳定珠光其中铸态珠光体球铁锰含量可适当高些，但通常推荐用铜来稳定珠光体l l在球铁中，锰的偏析程度实际上受石墨球数量及大小的支配，如能把在球铁中，锰的偏析程度实际上受石墨球数量及大小的支配，如能把石墨球数量控制的较多，则可适当放宽对锰量的限制。
石墨球数量控制的较多，则可适当放宽对锰量的限制第12页/共29页第十三页，共30页 (3) 磷磷磷磷l l磷在球墨铸铁中有严重的偏析倾向，易在晶界处形成磷在球墨铸铁中有严重的偏析倾向，易在晶界处形成(xíngchéng)(xíngchéng)磷共晶，严重降低球磷共晶，严重降低球墨铸铁的韧性墨铸铁的韧性l l磷还增大球墨铸铁的缩松倾向磷还增大球墨铸铁的缩松倾向l l当要求球墨铸铁有高韧性时，应将含磷量控制当要求球墨铸铁有高韧性时，应将含磷量控制0.04%~0.06%0.04%~0.06%以下，对于寒冷地区使用的以下，对于寒冷地区使用的铸件，宜采用下限的含磷量铸件，宜采用下限的含磷量l l如球墨铸铁中有钼存在时，更应注意控制磷的含量，因此时易在晶界处形成如球墨铸铁中有钼存在时，更应注意控制磷的含量，因此时易在晶界处形成(xíngchéng)(xíngchéng)脆性的磷钼四元化合物脆性的磷钼四元化合物第13页/共29页第十四页，共30页 (4) 硫硫硫硫l l球墨铸铁中的硫与球化元素有很强的化合能力球墨铸铁中的硫与球化元素有很强的化合能力(nénglì)(nénglì)，生，生产硫化物或硫氧化物，不仅消耗球化剂，造成球化不稳定，产硫化物或硫氧化物，不仅消耗球化剂，造成球化不稳定，而且还使夹杂物数量增多，导致铸件产生缺陷。
此外，还会而且还使夹杂物数量增多，导致铸件产生缺陷此外，还会使球化衰退速度加快，故在球化处理前应对原铁液的含硫量使球化衰退速度加快，故在球化处理前应对原铁液的含硫量加以控制加以控制l l国外一般要求原铁液中硫的含量低于国外一般要求原铁液中硫的含量低于0.02%0.02%，我国目前由于，我国目前由于焦炭含硫量较高等熔炼条件的原因，原铁液含硫量往往达不焦炭含硫量较高等熔炼条件的原因，原铁液含硫量往往达不到这一标准，因此应进一步改善熔炼条件，有条件时可进行到这一标准，因此应进一步改善熔炼条件，有条件时可进行炉前脱硫，力求降低含硫量炉前脱硫，力求降低含硫量第14页/共29页第十五页，共30页 1.2 1.2 合金合金合金合金(héjīn)(héjīn)元元元元素素素素l l球铁中加入合金元素的作用是控制基体球铁中加入合金元素的作用是控制基体(jī t(jī tǐ ǐ) )，提高力学性能，提高力学性能和获得某些特殊的性能，如耐磨、耐热、耐蚀性能等和获得某些特殊的性能，如耐磨、耐热、耐蚀性能等l l球铁中应用的合金元素主要有钼、铜、镍、铬和锑这些元球铁中应用的合金元素主要有钼、铜、镍、铬和锑这些元素的应用场合、作用及适宜含量如下。
素的应用场合、作用及适宜含量如下第15页/共29页第十六页，共30页 (1) (1) 钼钼l l在生产高强度球铁时，不少工厂往往使用钼以提高铸铁的强度，在生产高强度球铁时，不少工厂往往使用钼以提高铸铁的强度，其用量一般在其用量一般在0.25%0.25%左右l l在生产贝氏体球铁或奥氏体在生产贝氏体球铁或奥氏体- -贝氏体球铁时，往往亦加入一些钼，贝氏体球铁时，往往亦加入一些钼，使铸铁的奥氏体等温分解曲线使铸铁的奥氏体等温分解曲线( (即即C C曲线曲线) )右移，提高淬透性为右移，提高淬透性为了将奥氏体的等温分解温度降低至了将奥氏体的等温分解温度降低至200~400200~400℃℃范围，须使铸铁的范围，须使铸铁的含钼量为含钼量为0.6%~0.8%0.6%~0.8%左右左右( (对于厚壁铸件，含钼量应选择高些对于厚壁铸件，含钼量应选择高些) )l l但在铸铁的结晶但在铸铁的结晶(jiéjīng)(jiéjīng)过程中，钼在共晶团内有较大的正偏过程中，钼在共晶团内有较大的正偏析倾向，当含钼量达到析倾向，当含钼量达到0.8%~1.0%0.8%~1.0%时，容易促使在共晶团边界形时，容易促使在共晶团边界形成富钼的四元磷共晶或钼的碳化物等脆性相。
成富钼的四元磷共晶或钼的碳化物等脆性相l l此外，钼的价格贵，应注意控制使用此外，钼的价格贵，应注意控制使用第16页/共29页第十七页，共30页 (2) 铜铜l l铜具有稳定珠光体的作用国内外有的工厂用含铜为铜具有稳定珠光体的作用国内外有的工厂用含铜为0.4%~0.8%0.4%~0.8%的球铁制造汽车发动机的曲轴，有时常和的球铁制造汽车发动机的曲轴，有时常和0.25%0.25%左右左右(zu(zuǒ ǒyòu)yòu)的钼配合使用的钼配合使用l l在贝氏体球墨铸铁中，常将铜和钼按在贝氏体球墨铸铁中，常将铜和钼按Mo0.2%~0.4%Mo0.2%~0.4%，，Cu0.6%~0.8%Cu0.6%~0.8%的比例配合使用，这种成分的球墨铸铁经过等温的比例配合使用，这种成分的球墨铸铁经过等温淬火处理，能稳定地获得高的贝氏体百分率的组织淬火处理，能稳定地获得高的贝氏体百分率的组织第17页/共29页第十八页，共30页 (3) (3) 镍镍l l镍常作为强化元素使用，其作用和铜相似在国内由于镍常作为强化元素使用，其作用和铜相似在国内由于其价格较贵，因而用得较少其价格较贵，因而用得较少l l镍还可用于生产奥氏体球墨铸铁，并与钼相配合，在奥镍还可用于生产奥氏体球墨铸铁，并与钼相配合，在奥氏体氏体- -贝氏体球铁中应用，如贝氏体球铁中应用，如Ni1.3%~1.8%Ni1.3%~1.8%，，Mo0.3%~0.8%Mo0.3%~0.8%的球墨铸铁，与等温淬火相配合，可稳定的球墨铸铁，与等温淬火相配合，可稳定得到所要求的奥氏体得到所要求的奥氏体- -贝氏体基体组织。
贝氏体基体组织l l与钼相比，镍作为合金元素的优点与钼相比，镍作为合金元素的优点(yōudi(yōudiǎ ǎn)n)，是其在共，是其在共晶团内部分布比较均匀，不会因偏析而使共晶团边界脆晶团内部分布比较均匀，不会因偏析而使共晶团边界脆化钼和镍都是较贵重的金属，在奥氏体化钼和镍都是较贵重的金属，在奥氏体- -贝氏体球墨铸贝氏体球墨铸铁中要有条件地选用，一般用在厚壁而重要的零件上铁中要有条件地选用，一般用在厚壁而重要的零件上第18页/共29页第十九页，共30页 (4) (4) 铬铬铬用于珠光体球铁，在铸件中加入量为铬用于珠光体球铁，在铸件中加入量为0.2%~0.3%0.2%~0.3%时，即可起到显著的时，即可起到显著的稳定稳定(wěndìng)(wěndìng)珠光体及强化力学性能的作用，但由于易形成铁铬碳珠光体及强化力学性能的作用，但由于易形成铁铬碳化物，故应用时应谨慎化物，故应用时应谨慎 (5) (5) 锑锑锑是强烈稳定锑是强烈稳定(wěndìng)(wěndìng)珠光体元素，当其含量在珠光体元素，当其含量在0.006%~0.008%0.006%~0.008%时，就时，就能有效的提高球铁基体中珠光体的百分率。
能有效的提高球铁基体中珠光体的百分率在生产铸态珠光体球铁时，用微量锑代替铜，在经济上更为合理在生产铸态珠光体球铁时，用微量锑代替铜，在经济上更为合理但锑有干扰石墨球化的作用，当但锑有干扰石墨球化的作用，当Sb>0.01%Sb>0.01%时，即会明显地使石墨形状恶时，即会明显地使石墨形状恶化，故对球墨铸铁的含锑量应严格控制在化，故对球墨铸铁的含锑量应严格控制在0.006%~0.008%0.006%~0.008%以下，使以下，使用时还应注意积累问题用时还应注意积累问题第19页/共29页第二十页，共30页 1.3 微量元素（干扰微量元素（干扰(gānrǎo)元素）元素）l l球铁中常存在一些非特意加入的微量元素，如球铁中常存在一些非特意加入的微量元素，如TiTi、、AsAs、、PbPb、、AlAl、、CrCr、、SnSn、、SbSb等在大多数情况下，这些元素对铸铁的性能起不良影响；或是干扰石墨球化，或是促使大多数情况下，这些元素对铸铁的性能起不良影响；或是干扰石墨球化，或是促使在共晶团边界上析出脆性相，或是在铁素体球铁中阻碍基体的铁素体化过程，即使在共晶团边界上析出脆性相，或是在铁素体球铁中阻碍基体的铁素体化过程，即使含量很低，也防碍球化，导致力学性能下降，特别是塑性和韧性急剧下降。
含量很低，也防碍球化，导致力学性能下降，特别是塑性和韧性急剧下降l l稀土元素如铈、镧、钍、钇等皆有不同程度的中和干扰球化元素的作用，加入稀土元素如铈、镧、钍、钇等皆有不同程度的中和干扰球化元素的作用，加入RE0.01%~0.02%RE0.01%~0.02%即能中和这些元素的有害作用稀土元素的存在可放宽反球化元素即能中和这些元素的有害作用稀土元素的存在可放宽反球化元素的最大允许量的最大允许量l l采用地方生铁，应该了解其原生矿中微量元素的含量，因从供货厂家所提供采用地方生铁，应该了解其原生矿中微量元素的含量，因从供货厂家所提供(tígōng)(tígōng)的化学成分中往往看不出微量元素的存在，如果微量元素含量超标，将会的化学成分中往往看不出微量元素的存在，如果微量元素含量超标，将会影响球化效果一些采用废钢和废机铁熔炼的生铁，也会出现微量干扰元素超标的影响球化效果一些采用废钢和废机铁熔炼的生铁，也会出现微量干扰元素超标的问题第20页/共29页第二十一页，共30页 1.4 各种基体组织各种基体组织(zǔzhī)球墨铸铁的化学球墨铸铁的化学成分成分1.4.1铁素体球墨铸铁铁素体球墨铸铁表中列出各类铁素体球墨铸铁推荐的表中列出各类铁素体球墨铸铁推荐的化学成分。
其中化学成分其中(qízhōng)低温用低温用铁素体球墨铸铁是指在铁素体球墨铸铁是指在—40℃℃仍保仍保持足够冲击韧度的球墨铸铁持足够冲击韧度的球墨铸铁 表表 各类铁素体球墨铸铁的推荐化各类铁素体球墨铸铁的推荐化学成分（学成分（%））类别类别C CSiSiMnMnP PS SMgMgRERE退火态退火态3.5~3.3.5~3.9 92.0~2.2.0~2.7 7≤0.6≤0.6≤0.07≤0.07≤0.0≤0.02 20.03~0.0.03~0.06060.02~0.0.02~0.0404铸态铸态3.5~3.3.5~3.9 92.5~3.2.5~3.0 0≤0.3≤0.3≤0.07≤0.07≤0.0≤0.02 20.03~0.0.03~0.06060.02~0.0.02~0.0404低温用低温用3.5~3.3.5~3.9 91.4~2.1.4~2.0 0≤0.2≤0.2≤0.04≤0.04≤0.0≤0.01 10.04~0.0.04~0.0606——第21页/共29页第二十二页，共30页 l l对于退火铁素体球铁，允许的对于退火铁素体球铁，允许的Si Si、、MnMn含量范围较宽，含量范围较宽，Si Si的质量的质量分数可从分数可从2.0%2.0%到到2.7%2.7%，对原材料的纯净度，对原材料的纯净度( (干扰球化元素含量干扰球化元素含量) )要求可适当放宽。
要求可适当放宽l l对于铸态铁素体球铁，允许硅的质量分数可提高至对于铸态铁素体球铁，允许硅的质量分数可提高至2.5%~3.0%(2.5%~3.0%(应力求采用下限含硅量应力求采用下限含硅量) )，必须使用低锰生铁，必须使用低锰生铁( (锰锰含量越低越好含量越低越好) )，还要求生铁中的含磷量低、形成珠光体的元，还要求生铁中的含磷量低、形成珠光体的元素素(Cu(Cu、、CrCr、、SnSn、、SbSb等等) )含量要尽量降低，生铁的纯净度含量要尽量降低，生铁的纯净度( (干扰干扰元素含量元素含量) )和废钢的纯净度都有很高的要求，采取强化孕育措和废钢的纯净度都有很高的要求，采取强化孕育措施，如型内孕育、浇口杯孕育等迟后孕育工艺，采用高效孕施，如型内孕育、浇口杯孕育等迟后孕育工艺，采用高效孕育剂以及增加冷却速度等，以增加石墨球数在保证球化前育剂以及增加冷却速度等，以增加石墨球数在保证球化前提下，降低残余提下，降低残余MgMg和和RERE量l l对于低温用铁素体球墨铸铁，除了对于低温用铁素体球墨铸铁，除了(chú le)(chú le)必须采取上述适用必须采取上述适用于铸态铁素体球墨铸铁的措施外，还必须严格限制于铸态铁素体球墨铸铁的措施外，还必须严格限制Si Si、、MnMn、、P P的上限。
的上限第22页/共29页第二十三页，共30页 1.4.2 1.4.2 珠光体球墨铸铁珠光体球墨铸铁珠光体球墨铸铁珠光体球墨铸铁(qiúmò-zhùtiě)(qiúmò-zhùtiě)表表 珠光体球铁推荐珠光体球铁推荐(tuījiàn)(tuījiàn)化学成分（化学成分（%%））状状态态C CSiSiMnMnP PS SCuCuMoMo铸态铸态3.6~3.83.6~3.82.1~2.52.1~2.50.3~0.50.3~0.5≤0.07≤0.07≤0.02≤0.020.5~1.00.5~1.00~0.20~0.2热处热处理理3.5~3.73.5~3.72.0~2.42.0~2.40.4~0.80.4~0.8≤0.07≤0.07≤0.02≤0.020~1.00~1.00~0.20~0.2l 对于硅含量，小件取上限，大件取下限，只要不出现游离渗碳体，含硅量尽量低l 由于锰易呈正偏析和形成碳化物，故不宜通过添加(tiān jiā)锰获得珠光体组织，尤其是对于厚大断面、或是薄壁小铸件 ，含锰量应按下限控制l 对于韧性要求较低的铸件，可放宽含磷量：w(P)≤0.1%l 对于厚大断面铸件，应添加(tiān jiā)铜或同时添加(tiān jiā)铜和钼。
也可以添加(tiān jiā)：镍w (Ni)≤2%、钒w (V)≤0.3%或锡w (Sn)≤0.05%~0.08%等，以稳定珠光体第23页/共29页第二十四页，共30页 生产铸态珠光体球铁要遵循以下原则：生产铸态珠光体球铁要遵循以下原则：生产铸态珠光体球铁要遵循以下原则：生产铸态珠光体球铁要遵循以下原则： (1) (1) 严格控制炉料严格控制炉料严格控制炉料严格控制炉料( (生铁与废钢生铁与废钢生铁与废钢生铁与废钢) )，避免，避免，避免，避免(bìmi(bìmiǎ ǎn)n)含有含有含有含有强烈形成碳化物元素如强烈形成碳化物元素如强烈形成碳化物元素如强烈形成碳化物元素如CrCr、、、、V V、、、、MoMo、、、、TeTe等，含锰量等，含锰量等，含锰量等，含锰量取下限，以防止铸态下形成游离渗碳体取下限，以防止铸态下形成游离渗碳体取下限，以防止铸态下形成游离渗碳体取下限，以防止铸态下形成游离渗碳体 (2) (2) 适量孕育，一方面防止形成碳化物，另一方面适量孕育，一方面防止形成碳化物，另一方面适量孕育，一方面防止形成碳化物，另一方面适量孕育，一方面防止形成碳化物，另一方面还要防止因强化孕育导致出现大量的铁素体。
还要防止因强化孕育导致出现大量的铁素体还要防止因强化孕育导致出现大量的铁素体还要防止因强化孕育导致出现大量的铁素体 (3) (3) 根据铸件壁厚的性能要求，添加稳定珠光体，根据铸件壁厚的性能要求，添加稳定珠光体，根据铸件壁厚的性能要求，添加稳定珠光体，根据铸件壁厚的性能要求，添加稳定珠光体，但又不形成碳化物的元素如但又不形成碳化物的元素如但又不形成碳化物的元素如但又不形成碳化物的元素如CuCu、、、、NiNi、、、、SnSn等，其中，等，其中，等，其中，等，其中，添加铜的效果显著，成本较低添加铜的效果显著，成本较低添加铜的效果显著，成本较低添加铜的效果显著，成本较低( (与添加镍相比与添加镍相比与添加镍相比与添加镍相比) )，而且，而且，而且，而且也无副作用也无副作用也无副作用也无副作用( (与添加锡相比与添加锡相比与添加锡相比与添加锡相比) ) 在生产高强度珠光体球墨铸铁（抗拉强度要求超在生产高强度珠光体球墨铸铁（抗拉强度要求超在生产高强度珠光体球墨铸铁（抗拉强度要求超在生产高强度珠光体球墨铸铁（抗拉强度要求超过过过过700MPa700MPa）时，应采用纯净炉料、严格控制形成碳）时，应采用纯净炉料、严格控制形成碳）时，应采用纯净炉料、严格控制形成碳）时，应采用纯净炉料、严格控制形成碳化物元素、干扰元素以及化物元素、干扰元素以及化物元素、干扰元素以及化物元素、干扰元素以及P P、、、、S S等有害杂质元素的含等有害杂质元素的含等有害杂质元素的含等有害杂质元素的含量，必要时，还应添加适量的铜和钼。
量，必要时，还应添加适量的铜和钼量，必要时，还应添加适量的铜和钼量，必要时，还应添加适量的铜和钼第24页/共29页第二十五页，共30页 1.4.3 1.4.3 铁素体铁素体铁素体铁素体- -珠光体球墨铸铁珠光体球墨铸铁珠光体球墨铸铁珠光体球墨铸铁(qiúmò-zhùtiě)(qiúmò-zhùtiě)l l生产牌号生产牌号QT500-7QT500-7这种铁素体和珠光体混合基体的球铁时，可参考铁素体、这种铁素体和珠光体混合基体的球铁时，可参考铁素体、珠光体球铁生产所必须遵循的原则珠光体球铁生产所必须遵循的原则l l(1) (1) 采用热处理生产铁素体采用热处理生产铁素体- -珠光体球铁时，参考生产退火铁素体球铁所要珠光体球铁时，参考生产退火铁素体球铁所要求的化学成分，此时，可不必添加铜，只是在石墨求的化学成分，此时，可不必添加铜，只是在石墨(shímò)(shímò)化退火第二阶段，化退火第二阶段，缩短保温时间，令其中的部分珠光体转变成铁素体，其余部分则保留下来，缩短保温时间，令其中的部分珠光体转变成铁素体，其余部分则保留下来，组成混合基体视所要求的铁素体与珠光体的相对含量，决定缩短第二阶组成混合基体。
视所要求的铁素体与珠光体的相对含量，决定缩短第二阶段的保温时间，要求的铁素体越多，则要缩短的保温时间就越短段的保温时间，要求的铁素体越多，则要缩短的保温时间就越短l l(2) (2) 采用铸态生产铁素体采用铸态生产铁素体- -珠光体球铁时，参考生产铸态铁素体球铁要遵循珠光体球铁时，参考生产铸态铁素体球铁要遵循的原则在此基础上，通过控制添加铜的数量，以获得铁素体与珠光体的的原则在此基础上，通过控制添加铜的数量，以获得铁素体与珠光体的混合基体，随加铜量的增多，珠光体量增加混合基体，随加铜量的增多，珠光体量增加第25页/共29页第二十六页，共30页 1.4.4 贝氏体球墨铸铁贝氏体球墨铸铁(qiúmò-zhùtiě)l l贝氏体球铁是指基体组织以贝氏体为主的球铁贝氏体球铁是指基体组织以贝氏体为主的球铁l l一般是经奥氏体化（一般是经奥氏体化（850850℃℃~950~950℃℃保温保温) )处理后，以较快的速度在处理后，以较快的速度在盐浴中进行贝氏体转变盐浴中进行贝氏体转变(zhu(zhuǎ ǎnbiàn)nbiàn)l l国际上称之为国际上称之为ADI(Austempering ductile Iron)ADI(Austempering ductile Iron)，即奥氏体等温淬火，即奥氏体等温淬火球墨铸铁。
球墨铸铁l l此外，在添加足够量的此外，在添加足够量的CuCu、、NiNi、、MoMo元素的情况下，也可在连续元素的情况下，也可在连续冷却条件下获得贝氏体球墨铸铁冷却条件下获得贝氏体球墨铸铁第26页/共29页第二十七页，共30页 1.4.5 1.4.5 马氏体球墨铸铁马氏体球墨铸铁马氏体球墨铸铁马氏体球墨铸铁 马氏体球墨铸铁具有最高的强度和硬度，马氏体球墨铸铁具有最高的强度和硬度，马氏体球墨铸铁具有最高的强度和硬度，马氏体球墨铸铁具有最高的强度和硬度，马氏体经高温回火后具有优良的综合力马氏体经高温回火后具有优良的综合力马氏体经高温回火后具有优良的综合力马氏体经高温回火后具有优良的综合力学性能可以采取淬火（油淬）、空冷、学性能可以采取淬火（油淬）、空冷、学性能可以采取淬火（油淬）、空冷、学性能可以采取淬火（油淬）、空冷、奥氏体等温淬火、铸态获得马氏体基体奥氏体等温淬火、铸态获得马氏体基体奥氏体等温淬火、铸态获得马氏体基体奥氏体等温淬火、铸态获得马氏体基体(jī t(jī tǐ ǐ) )组织第27页/共29页第二十八页，共30页 1.4.6 奥氏体球墨铸铁奥氏体球墨铸铁(qiúmò-zhùtiě)l l分为高镍奥氏体球墨铸铁和无磁奥氏体球墨铸铁。
分为高镍奥氏体球墨铸铁和无磁奥氏体球墨铸铁l l高镍奥氏体球铁具有诸多方面的优越性，如耐蚀性能、高镍奥氏体球铁具有诸多方面的优越性，如耐蚀性能、耐热性能、耐冲蚀性能、低温性能、电磁性能、可控制耐热性能、耐冲蚀性能、低温性能、电磁性能、可控制的膨胀、耐磨性、易切削性能、焊接性能等的膨胀、耐磨性、易切削性能、焊接性能等l l所有高镍奥氏体球铁中镍的质量分数都大于所有高镍奥氏体球铁中镍的质量分数都大于18%18%，最高达，最高达36%36%，高镍奥氏体球铁的抗拉强度在，高镍奥氏体球铁的抗拉强度在385MPa385MPa以上，断后以上，断后伸长率为伸长率为6%~20%6%~20%已有国际标准规定已有国际标准规定(guīdìng)(guīdìng)了这种了这种铸铁的化学成分和力学性能铸铁的化学成分和力学性能第28页/共29页第二十九页，共30页 内容(nèiróng)总结会计学铸态组织：通常基体为铁素体与珠光体的混合组织性能特点：塑性和韧性较高，强度较低基体组织：为铁素体和珠光体混合组织但硅又降低(jiàngdī)铸铁的韧性，并使韧性-脆性转变温度升高其中低温用铁素体球墨铸铁是指在—40℃仍保持足够冲击韧度的球墨铸铁。
对于厚大断面铸件，应添加铜或同时添加铜和钼一般是经奥氏体化（850℃~950℃保温)处理后，以较快的速度在盐浴中进行贝氏体转变第三十页，共30页。