球墨鑄鐵是20世紀(jì)五十年代發(fā)展起來的一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優(yōu)異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的、應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵材料。所謂"以鐵代鋼"，主要指球墨鑄鐵。

球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機(jī)械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強(qiáng)度。

• 中文名稱

  球墨鑄鐵

• 外文名稱

  nodular cast iron

• 發(fā)展時(shí)間

  20世紀(jì)五十年代

• 合金元素

  C、Si、Mn、S、P等五大元素

1981年，中國球鐵專家采用現(xiàn)代科學(xué)手段，對出土的513件古漢魏鐵器進(jìn)行研究，通過大量的數(shù)據(jù)斷定漢代中國就出現(xiàn)了球狀石墨鑄鐵。有關(guān)論文在第18屆世界科技史大會(huì)上宣讀，轟動(dòng)了國際鑄造界和科技史界。國際冶金史專家于1987年對此進(jìn)行驗(yàn)證后認(rèn)為:古代中國已經(jīng)摸索到了用鑄鐵柔化術(shù)制造球墨鑄鐵的規(guī)律，這對世界冶金史作重新分期劃代具有重要意義。

法國的雷奧姆爾(Reaumur)于1722年i制成了自心可鍛鑄鐵。后來、美國的塞斯·包伊登(Seth·Boyden)于1826年發(fā)明了黑心可鍛鑄鐵。

到了二十世紀(jì)二十年代。由于對鑄鐵中碳、硅等主要成分及加入其他合金元素的影響、熔化方法、孕育效果等方面的研究并有了進(jìn)展，出現(xiàn)了所謂高級(jí)鑄鐵。因此，材質(zhì)有了相當(dāng)可觀的改善，并在一定程度上擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。但是，由于存在著韌性低這樣的根本缺點(diǎn)，未能迅速擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

1947年，煙的莫羅(Morrogh)發(fā)現(xiàn)了鑄態(tài)下存在球狀石墨的鑄鐵。

1948年，通過在高碳，低硫、低磷的灰鑄鐵中加入Ce，并使其殘留量保持在0.02%以上，制得了球墨鑄鐵.幾乎與此同時(shí)，美國國際鎳公司(INCO)加格奈賓(Gagnebin)等通過在鑄鐵中加Mg，并使其殘留量保持在0.04%以上，獲得了相同的球墨鑄鐵孫。

在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于生產(chǎn)耐磨馬氏體白口鑄鐵所必需的鉻元素資源缺乏，研究Cr的代用元素就成了當(dāng)務(wù)之急。于是，對于與碳發(fā)生化學(xué)結(jié)合的各種金屬及過渡金屬，均就其能否形成碳化物進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查研究，其中也就包括鎂。為了減緩在加鎂時(shí)的激烈噴濺，曾使用Cu80一Mg20合金和Ni80-M920合金。結(jié)果表明，鎂不但作為鉻的代用元素有良好的效果，而且還發(fā)現(xiàn)當(dāng)鎂在鐵水中有某種程度的殘留量時(shí)，有顯著的脫硫作用。以這些新的發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)，繼白口鑄鐵之后，對于在灰口鑄鐵中加鎂的作用也進(jìn)行了研究。在含C3.5%、Si2.25%和Ni2.o%的灰鑄鐵中加入了o.5碭的Mg，其抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原來預(yù)期與普通灰鑄鐵相當(dāng)(13kgf/mm2)0的估計(jì)，高達(dá)78kgf/mm2。

鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金，由工業(yè)生鐵、廢鋼等鋼鐵及其合金材料經(jīng)過高溫熔融和鑄造成型而得到，除Fe外，還含及其它鑄鐵中的碳以石墨形態(tài)析出，若析出的石墨呈條片狀時(shí)的鑄鐵叫灰口鑄鐵或灰鑄鐵、呈蠕蟲狀時(shí)的鑄鐵叫蠕墨鑄鐵、呈團(tuán)絮狀時(shí)的鑄鐵叫白口鑄鐵或碼鐵、而呈球狀時(shí)的鑄鐵就叫球墨鑄鐵。

球墨鑄鐵除鐵外的化學(xué)成分通常為:含碳量3.0~4.0%，含硅量1.8~3.2%，含錳、磷、硫總量不超過3.0%和適量的稀土、鎂等球化元素。

市面上球墨鑄鐵光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品成分如下:

球鐵鑄件差不多已在所有主要工業(yè)部門中得到應(yīng)用，這些部門要求高的強(qiáng)度、塑性、韌性、耐磨性、耐嚴(yán)重的熱和機(jī)械沖擊、耐高溫或低溫、耐腐蝕以及尺寸穩(wěn)定性等。為了滿足使用條件的這些變化、球墨鑄鐵有許多牌號(hào)，提供了機(jī)械性能和物理性能的一個(gè)很寬的范圍。

如國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO1083所規(guī)定的大多數(shù)球墨鑄鐵鑄件，主要是以非合金態(tài)生產(chǎn)的。顯然，這個(gè)范圍包括抗拉強(qiáng)度大于800牛頓/平方毫米，延伸率為2%的高強(qiáng)度牌號(hào)。另一個(gè)極端是高塑性牌號(hào)，其延伸率大于17%，而相應(yīng)的強(qiáng)度較低(最低為370牛頓/平方毫米)。強(qiáng)度和延伸率并不是設(shè)計(jì)者選擇材料的唯一根據(jù)，而其它決定性的重要性能還包括屈服強(qiáng)度、彈性模數(shù)、耐磨性和疲勞強(qiáng)度、硬度和沖擊性能等。另外，耐蝕性和抗氧化以及電磁性能對于設(shè)計(jì)者也許是關(guān)鍵的。為了滿足這些特殊使用，研制了一組奧氏體球鐵，通常叫Ni一Resis球鐵。這些奧氏體球鐵，主要用鎳、鉻和錳合金化，并且列入國際標(biāo)準(zhǔn)。

為珠光體型球墨鑄鐵，具有中高等強(qiáng)度、中等韌性和塑性，綜合性能較高，耐磨性和減振性良好，鑄造工藝性能良好等特點(diǎn)。能通過各種熱處理改變其性能。主要用于各種動(dòng)力機(jī)械曲軸、凸輪軸、連接軸、連桿、齒輪、離合器片、液壓缸體等零部件。

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