球墨铸铁

本词条介绍的是球墨铸铁（通过球化和孕育处理得到球状石墨），更多含义，请参阅“球墨铸铁（多义词）”隔音仓。

球墨铸铁是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。

1简介

1 1.1 成分表

1 1.2 性能

2历史

1 2.1 国内

1 2.2 国外

3发展前途

4特性范围

5应用

1 5.1 汽车方面

1 5.2 冶金因素

1 5.3 奥氏体-贝氏体

1 5.4 型材

1 5.5 稀土镁

1 5.6 稀土作用

1 5.7 制造步骤

1 5.8 表示方法

6生产应用

7历史争论

8气孔缺陷

1简介

铸铁是含碳量大于2.14%的铁碳合金，由工业生铁、废钢等钢铁及

球墨铸铁

其合金材料经过高温熔融和铸造成型而得到，除Fe外，还含C、Si、Mn、S、P等五大元素及其它合金元素。

铸铁中的碳以石墨形态析出，若析出的石墨呈条片状时的铸铁叫灰口铸铁或灰铸铁、呈蠕虫状时的铸铁叫蠕墨铸铁、呈团絮状时的铸铁叫白口铸铁或码铁、而呈球状时的铸铁就叫

球墨铸铁。

球状石墨对金属基体的割裂作用比其它形状石墨小，能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。

球墨铸铁除铁外的化学成分通常为：含碳量3.0～4.0%，含硅量1.8～3.2%，含锰、磷、硫总量不超过3.0%和适量的稀土、镁等球化元素。

成分表

市面上球墨铸铁光谱标准样品成分如下：

热水泵机械密封首饰加工技术

名称	编号	C	Si	Mn	P	S	Cr
GSB03-1813-2005	1	2.62	3.43	0.182	0.547	0.0043	2.93
	2	2.06	2.68	0.378	0.056	0.019	2.01
	3	2.92	2.15	0.838	0.075	0.010	1.52
	4	3.22	1.13	1.25	0.200	0.010	1.09
	5	3.49	0.612	1.57	0.371	0.011	0.346
	6	4.08	0.340	1.86	0.032	0.067	0.04
	编号	Ni	Mo	V	Mg	Cu	Alt
	1	4.46	1.90	0.034	0.137	0.062	0.115
	2	2.00	0.202	0.084	0.0059	0.217	0.020
	3	3.22	0.304	0.178	0.060	0.506	0.026
	4	0.615	0.910	0.389	0.033	0.686	0.016
	5	1.01	1.43	0.309	0.060	1.07	0.044
	6	0.094	0.036	0.587	0.0026	1.56	0.0027
	编号	Ti	B	Nb	As
	1	0.156	0.0034	0.0023	0.0032
	2	0.054	0.0073	0.0019	0.0024
	3	0.236	0.050	0.030	0.0022
	4	0.065	0.118	0.0025	0.0021
	5	0.298	0.112	0.0046	0.0042
	6	0.0072	0.193	—	0.0022
名称	编号	C	Si	Mn	P	S	Cr
GBW01131a	T010-1a	3.31	0.93	0.317	0.051	0.0290	2.02
GBW01132a	T010-2a	3.18	2.28	0.715	0.447	0.0061	1.62
GBW01133a	T010-3a	3.72	1.50	1.12	0.251	0.038	1.61
GBW01134a	T010-4a	4.03	0.248	0.987	0.727	0.098	0.476
GBW01135a	T010-5a	3.00	2.65	1.27	0.140	0.0034	0.784
GBW01136a	T010-6a	2.69	3.68	1.70	0.395	0.021	1.31
GBW01137a	T010-7a	1.81	3.35	1.99	0.091	0.0082	0.212
名称	编号	Ni	Mo	V	Mg	Cu	Ti
GBW01131a	T010-1a	0.063	0.811	0.329	0.00033	0.571	0.223
GBW01132a	T010-2a	1.01	0.559	0.20	0.038	1.12	0.478
GBW01133a	T010-3a	0.528	0.467	0.133	0.014	0.846	0.388
GBW01134a	T010-4a	0.054	0.018	0.317	0.0015	0.148	0.031
GBW01135a	T010-5a	0.94	0.384	0.043	0.077	0.536	0.078
GBW01136a	T010-6a	0.247	0.224	0.25	0.034	0.338	0.129
GBW01137a	T010-7a	1.09	0.152	0.057	0.0010	1.73	0.131
名称	编号	W	B	La	Ce	Sn
GBW01131a	T010-1a	0.323	0.524	—	—	0.282
GBW01132a	T010-2a	0.172	0.26	0.015	0.034	0.107
GBW01133a	T010-3a	0.049	0.096	—	0.0002*	0.289
GBW01134a	T010-4a	0.0073	0.021	—	—	0.0035
GBW01135a	T010-5a	0.284	0.0025	0.096	0.0033	0.038
GBW01136a	T010-6a	0.444	0.128	自动打饭机0.0057	0.0088	0.102
GBW01137a	T010-7a	0.971	0.018	0.023	0.122	0.0064
名称	编号	C	Si	Mn	P	S	Cr
GBW01138a	T012-1a	1.75	3.40	0.080	0.580	0.119	2.48
GBW01139a	T012-2a	2.22	2.44	0.301	0.043	0.058	2.13
GBW01140a	T012-3a	2.55	1.50	0.878	0.071	0.045	0.417
GBW01141a	T012-4a	3.16	1.96	0.462	0.396	0.017	1.40
GBW01142a	T012-5a	3.52	1.17	0.311	0.420	0.019	0.766
GBW01143a	T012-6a	4.02	0.163	1.41	0.021	0.026	0.112
GBW01144a	T012-7a	3.94	0.918	1.38	0.085	0.0048	1.05
编号	编号	Ni	Mo	V	Mg	Cu	Alt
GBW01138a	T012-1a	0.030	0.031	0.021	0.0006	0.025	0.248
GBW01139a	T012-2a	0.341	0.087	0.055	0.0085	0.458	0.060
GBW01140a	T012-3a	0.519	0.354	0.085陈皮酱	0.024	0.641	0.034
GBW01141a	T012-4a	0.778	0.428	0.166	0.025	0.921	0.0073
GBW01142a	T012-5a	1.03	0.629	0.324	0.021	0.389	—
GBW01143a	T012-6a	1.89	0.726	0.509	0.104	1.83	0.019
GBW01144a	T012-7a	1.37	0.168	0.390	0.056	1.10	0.214
编号	编号	Ti	La	Ce	N	Sn
GBW01138a	T012-1a	0.038	<0.0001	<0.0001	0.015	0.0031
GBW01139a	T012-2a	0.065	0.010	0.001	0.024	0.044
GBW01140a	T012-3a	0.027	0.0061	0.027	0.024	0.021
GBW01141a	T012-4a	0.065	<0.0001	<0.0001	0.0073	0.024
GBW01142a	T012-5a	0.1610	<0.0001	<0.0001	0.0047	无糖糖浆0.013
GBW01143a	T012-6a	0.238	<0.0001	<0.0001	0.013	0.057
GBW01144a	T012-7a	0.114	<0.0001	<0.0001	0.0063	0.134

性能

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

球墨铸铁

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，提供了机械性能和物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/平方毫米，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/平方毫米）。强度和延伸率并不是设计者选择材料的唯一根据，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、硬度和冲击性能等。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Ni一Resis球铁。这些奥氏体球铁，主要用镍、铬和锰合金化，并且列入国际标准。

2历史

国内

在河南巩县铁生沟西汉中、晚

球墨铸铁

期的冶铁遗址中出土的铁䦆，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。

国外

球墨铸铁

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，得到球状石墨。从此以后，球墨铸铁开始了大规模工业生产。

球状石墨周围的“牛眼状”铁素体

球墨铸铁管和水平连续铸造球墨铸铁型材。中国已相继建成几个球墨铸铁管厂，且近几年还将有几个球墨铸铁管厂建成。2000年，中国年产离心铸造球墨铸铁管达90万吨。此外，中国自行研制的水平连续铸造球墨铸铁型材生产线已通过国家鉴定，并已有多家企业投产。再加上中国引进的一条生产线，至2002年，中国年产球墨铸铁型材的能力达数万吨。
系统地测定了稀土镁球墨铸铁的力学性能及其他性能，为设计人员提

供了有关数据。测定了稀土镁球墨铸铁的比重、导热性、电磁性等物理性能，结合金相标准研究了石墨和基体组织对球墨铸铁性能的影响规律。系统地测定了铁素体球墨铸铁在常温、低温、静态和动态条件下的各种性能。此外，还研究了稀土镁球墨铸铁的应力应变性能、小能量多冲抗力和断裂韧性，并开始用于指导生产。结合球墨铸铁齿轮的应用，还系统地研究了球墨铸铁的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，以及球墨铸铁齿轮的点蚀、剥落机理等。

3发展前途

节能要求导致基本上重新设计零件，以达到重量轻、效率高，这

球墨铸铁

就必然要提醒设计者集中注意材料。球铁正日益被认为能提供高的强度一重量特性，并且能以比较低的成本生产。当球铁的吨位增加和市场渗透是很惊人的，这种材料决不能看到达到了它的全部潜力。基于这一点，不生产球铁的铸铁厂，建议很好地重新考虑这方面的可能性。

因此预料，随着代替灰铸铁、可锻铸铁和铸银件，能亲眼看到球铁生产吨位的持续增加。出版的刊物对于帮助造厂在这面的力是有利的，虽然计值会变提高而改善。但铁水温度低于1450“C后孕育效果很差，RG值几乎不变。由表3可得:孕育铸铁的质量指标用铸造焦熔炼的比用冶金焦熔炼的高18%，值得注意的是相对硬度反而降低3%。[1]

4特性范围

为珠光体型球墨铸铁，具有中高等强度、中等韧性和塑性，综合性能较高，耐磨性和减振性良好，铸造工艺性能良好等特点。能通过各种热处理改变其性能。主要用于各种动力机械曲轴、凸轮轴、连接轴、连杆、齿轮、离合器片、液压缸体等零部件。

5应用

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

世界球墨铸铁产量的75%是由美国、日本、德国、意大利、英国、法国六国生产的。

我国球墨铸铁生产起步很早，1950年就研制成功并投入生产，2009年我国球墨铸铁年产量达870万吨，居世界第一位。适合我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。

球墨铸铁具有高强度的塑韧性，其在国内外发展非常快，产量已经超过铸钢和可锻铸铁，成为仅次于灰铸铁的铸造合金材料。球墨铸铁中的石墨之所以成为球状，主要是在铁水中加入了能使石墨呈球状的球化剂。用球墨铸铁铸造技术生产出的产品具有高强度、高韧性和低价格等优点，非常符合汽车生产的要求，因此，球墨铸铁铸造技术在汽车生产中得到了广泛的应用，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已分别在我国第二汽车厂、南京汽车厂和第一汽车厂投入使用，这也标志着我国球墨铸铁生产达到了较高水平。球墨铸铁通过在汽车行业的应用已突显出其优越性，通过技术水平的不断提高，相信在未来，球墨铸铁将会应用于各大领域。

汽车方面

（1）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

球墨铸铁曲轴模板

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。这标志着我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，则标志着我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。

冶金因素

（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，必要时添加微量锑、铋等可防止球墨铸铁件中心部位的石墨畸变和组织疏松等，现已成功地制作了38吨重的大型复杂结构件，17.5吨重的柴油机体、截面为805mm的球墨铸铁轧辊等。

奥氏体-贝氏体

20世纪70年代初，几乎同时中国、美国、芬兰3个国家宣布研究成功了具有高强度、高韧

性的奥氏体-贝氏体球墨铸铁（国际上统称ADI），这种材质的抗拉强度达1000MPa，因此它广泛应用于齿轮以及各种结构件，与合金钢相比，奥-贝球墨铸铁具有显著的经济效益和社会效益。

型材

我国已相继建成几个球墨铸铁管厂，且近几年还将有几个球墨铸铁管厂建成。2000年，我国年产离心铸造球墨铸铁管达90万吨。此外，我国自行研制的水平连续铸造球墨铸铁型材生产线已通过国家鉴定，并已有多家企业投产。再加上我国引进的一条生产线，至2002年，我国年产球墨铸铁型材的能力达数万吨。

稀土镁

在高强度低合金球墨铸铁方面，除了对铜、钼研究较多外，还对镍、铌等进行了研究。在利用天然钒钛生铁制作钒钛合金球墨铸铁方面，国内一些单位进行了大量、系统的工作。中锰球墨铸铁虽然在性能上不够稳定，但多年来的系统研究与生产应用，取得了显著的经济效益。

在耐热球墨铸铁方面，除了中硅球墨铸铁以外，系统研究了Si+Al总量对稀土镁球墨铸铁抗生长能力的影响。我国研制的RQTAL5Si5耐热铸铁用作耐热炉条的使用寿命是灰铸铁的3倍，是普通耐热铸铁的2倍，并与日本Cr25Ni13Si2耐热钢的使用寿命相当。

高镍奥氏体球墨铸铁方面也取得了进展，它在石油开采机械、化工设备、工业用炉器件上均取得了成功的应用。

在耐酸球墨铸铁方面，我国生产的稀土高硅球墨铸铁比普通高硅铸铁的组织细小、均匀、致密，由此，抗蚀性能提高了10%～90%，并且其机械强度也有显著改善。

稀土作用

稀土能使石墨球化。自从H. Morrogh最先使用铈得到球墨铸铁以来，先后许多人研究了各种稀土元素的球化行为，发现铈是最有效的球化元素，其他元素也均具有程度不等的球化能力。

结合国情，我国对稀土的球化作用进行了大量研制工作，发现稀土元素对常用的球墨铸铁成分（C3.6～3.8wt%，Si2.0～2.5wt%）来说，很难获得同镁球墨铸铁那样完整均匀的球

状石墨；而且，当稀土量过高时，还会出现各种变态形的石墨，白口倾向也增大，但是，如果是高碳过共晶成分（C>4.0wt%），稀土残留量为0.12～0.15wt%时，可获得良好的球状石墨。

根据我国铁质差、含硫量高（冲天炉熔炼）和出铁温度低的情况，加入稀土是必要的。球化剂中镁是主导元素，稀土一方面可促进石墨球化；另一方面克服硫以及杂质元素的影响以保证球化也是必须的。

本文发布于:2024-09-25 15:18:52，感谢您对本站的认可！

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