球墨铸铁做模板有什么优点？

球墨铸铁

生铁是含碳2%以上的铁碳合金，工业生铁一般含碳2.5%-4%，并含有C、SI、Mn、S、P等元素。它是由铁矿石经高炉冶炼而成的产品。根据生铁中碳的不同形态，可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁。

球状沉淀石墨铸铁。球状石墨对金属基体的劈裂作用小于片状石墨，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，并具有良好的韧性。除铁外，球墨铸铁的化学成分通常为:碳含量3.6 ~ 3.8%，硅含量2.0 ~ 3.0%，锰、磷、硫的总含量不超过1.5%，还有适量的稀土、镁等球化剂。

球墨铸铁-特性

球墨铸铁

球墨铸铁铸件已经应用于几乎所有主要的工业部门，这些工业部门要求高的强度、塑性、韧性、耐磨性、耐剧烈的热和机械冲击性、耐高或低温性、耐腐蚀性和尺寸稳定性。为了满足这些使用条件的变化，有许多品牌的球墨铸铁，它们提供了广泛的机械性能和接吻性能。

根据ISO 1501083的规定，大多数球墨铸铁件主要以非合金状态生产。显然，这个范围包括抗拉强度大于800 N/mm、伸长率为2%的高强度等级。另一个极端是高塑性等级，其延伸率大于17%，对应的强度较低(最低为370 N/mm勺。强度和伸长率不是设计师选择材料的唯一因素，其他决定性的重要性能包括屈服强度、弹性模量、耐磨性和疲劳强度、硬度和冲击性能。此外，耐腐蚀性、抗氧化性和电磁性能可能是设计者的关键。为了满足这些特殊用途，开发了一组奥氏体球墨铸铁，通常称为耐镍死球墨铸铁。这些奥氏体球墨铸铁主要与锌、铬和锰形成合金，并在国际标准中列出。

球墨铸铁-应用

球墨铸铁

球墨铸铁的应用范围可分为四个部门:(1)压力管道及管件；(2)汽车应用；(3)农业、道路和建筑应用；(4)一般工程。

1:压力管道和配件

当球墨铸铁用作管道时，大部分铁管道和管件都是由主要工业国家生产的，其制造、设计和使用都符合国家标准和国际标准及实施程序(I502531)。长期以来已经证明，在输送水和其他液体方面，球墨铸铁管优于灰铸铁管。这种转变的主要原因在于铁素体球墨铸铁的强韧性结合，使这种材料制成的管道能够承受较高的工作压力，在铺设过程中可以仓促装卸。垫气管道必须能承受多种用途的要求，即能承受管道附近的挖掘、市政工程施工和运输等。这里球墨铸铁管道的高强度、高剪切性和简单的安装连接工艺证明了选择这种材料是决定性的。

2.汽车应用

就生产吨位而言，汽车工业是球墨铸铁件的第二大用户，项目最多。球墨铸铁在汽车上主要用在三个地方:(1)动力源——发动机零件；(2)动力传动包括轮系、齿轮和轴套；(3)车辆悬挂、制动和转向装置。动力源曲轴是承受不断变化的弯曲、扭转和剪切载荷的零件，在其使用寿命中将循环十亿次。早在19152，汽车设计的工程师们在发现镁处理的方法后，就立即考虑采用球墨铸铁的可能性。福特汽车公司几乎所有的曲轴都是用这种材料制造的。世界上大多数汽油发动机都装有球墨铸铁曲轴，而不是锻钢曲轴。这种应用被认为是价值工程的一个典型例子。

为了延长发动机的使用寿命，汽车柴油发动机的制造商特别仔细地考虑曲轴材料的选择。高强度贝氏体等温应变火球铁在提高功率重量比时，涡轮增压器的扩大使用影响了材料的设计依据，装有涡轮增压器的排气管温度提高到500-70。在这种情况下，氧化和蠕变强度变得很重要。性能优异的球墨铸铁正在取代排气管中的灰铸铁，随着温度的升高，硅铝合金球墨铸铁将得到进一步的应用。

用于汽车动力传动的可锻铸铁铸件有时用作汽车的传动部件，并且有将球墨铸铁应用于盘式离合器、差速器壳、后轮轴和轮罩的强烈趋势。瑞士Sehaffhausen的G.Fiseher铸造厂在这一领域有许多应用。他们与设计师密切合作，将铸钢件、锻钢件和可锻铸铁件转化为球墨铸铁件。悬挂现在，铁经常被用作弹簧钩等悬挂部件，以及制动系统的主要安全部件(制动钳)和转向接头。

3.农业、道路和建筑应用

现代和经济的农业方法要求提供在所需状态下可靠并具有长使用寿命的农业机械。在整个农业行业中广泛使用的球墨铸铁铸件包括各种拖拉机零件、犁头、支架、夹钳和滑轮。典型零件是农用车的两个后轮轴壳体。它过去是由钢制成的。道路铺设和建筑行业需要相当数量的设备，包括推土机、司机、起重机和压缩机，而球墨铸铁铸件被用于这些方面。

4.普遍应用

球墨铸铁

机床工业利用球墨铸铁的工程特性，允许设计重量超过10的复杂机床零件和铸件。成吨的重型机器铸件。应用包括注射成型模板，锻压气缸和活塞。球墨铸铁具有较高的抗拉强度和屈服强度以及良好的机械加工性，可以生产较轻的铸件并保持其刚性。同样，球墨铸铁的强度和韧性使其成为各种手动工具的理想材料，如扳手、钳子和量具。

造纸机工业利用了球墨铸铁的高强度和高弹性模量。例如，与灰铸铁相比，球墨铸铁的弹性模量高60%，在设计压辊和干燥辊时可以减轻重量。同样，用于钢厂的球墨铸铁(适当添加镍铟合金)轧辊比钢和冷硬铸铁具有更高的性能。

5:阀门制造

阀门制造商是球墨铸铁(包括奥氏体球墨铸铁)的主要用户，其应用包括成功输送各种酸、盐和碱性液体。球墨铸铁在阀门中应用的一个有趣的例子是英国帕克菲尔德工厂生产的球阀阀芯。1420mm输气管道用大球阀阀芯原材质为锻钢，直径2410mm，重量17吨。基本上，重新设计的球墨铸铁球阀阀芯仅重n吨。其他好处包括减少加工余量和加工时间，提高整体精度。完全铁素体球墨铸铁(1501085品牌370-27)适用于这些球阀阀塞。德国KrefeldSiempelkamp铸造厂积极推动使用铁素体球墨铸铁(GGG40)作为用过的核燃料棒(仍含有50%的铀-235)的运输和储存容器。为了获得对这种球墨铸铁的应用的认可，Ssempelkarnp要求重约85吨的铸造容器经受有史以来应用于铸铁件的最严格和最恶劣的负载测试。这些测试包括将85吨铸件从9米高的地方掉落到温度低于40℃的重达65，438+0，000吨的水泥基座上，并从坦克上发射一枚大型炮弹，几乎以音速击中铸件。在所有这些测试中，球墨铸铁容器经受住了所有严格的测试，只有表面损坏才能确保对辐射的密封完全可靠。在模拟了运输机的故障状态和飞机失事后，已经确认球墨铸铁是安全的，设计的球墨铸铁脚轮容器可能获得最高的“Pradikat”安全级别——柏林和博朗-施奇elg管理局的B(L)证书。这是铸造行业认可的潜在市场的一个极好的例子。

球墨铸铁-制造步骤

(一)对化学成分要求严格，原铁水碳、硅含量高于灰铸铁，球墨铸铁中锰、磷、硫含量降低。

(2)铁水出钢温度高于灰铸铁，弥补了球化和孕育过程中铁水温度的损失。

(3)球化，即在铁水中加入球化剂。

(4)进行接种处理

(5)球墨铸铁流动性差，收缩大，需要较高的浇注温度和较大的浇注系统尺寸，使用较多的冒口和冷铁，采用顺序凝固的原理。

(6)进行热处理

球墨铸铁的发展前景——球墨铸铁的应用

球墨铸铁

当球墨铸铁的吨位增加和市场渗透率惊人时，这种材料永远不会被视为已经发挥了全部潜力。基于此，建议现在不生产球墨铸铁的铸造厂重新考虑这方面的可能性。节能要求导致基本上都是重新设计零部件来实现轻量化和高效率，这就不可避免地提醒设计师要重视材料。球墨铸铁越来越被认为具有高强度-重量特性，并且可以以相对较低的成本生产。

因此，预计随着灰铸铁、可锻铸铁和银铸件的替代，我们可以看到球墨铸铁生产吨位的持续增加。最近发表的出版物有利于帮助这方面的工厂，虽然计算值将得到改善和提高。但当铁水温度低于1450”C时，孕育效果很差，RG值几乎不变。从表3可以看出，孕育铸铁的质量指标比冶金焦高18%，但相对硬度降低了3%。

球墨铸铁相关历史

在1947中，英国的H.Morrogh发现，当铈加入到具有* * *晶体的灰铸铁中时，当其含量高于0.02wt%时，石墨呈球形。在1948中，美国A.P.Ganganebin等人指出，在铸铁中加入镁，然后接种硅铁，得到球状石墨。从此，球墨铸铁的大规模工业生产开始了。

球墨铸铁

球墨铸铁作为一种新型工程材料，其发展速度是惊人的。1949年世界球墨铸铁产量仅为5万吨，1960年为53.5万吨，1970年增加到500万吨，1980年为760万吨，1990年达到915万吨。2000年达到15万吨。工业化国家球墨铸铁的生产和发展速度特别快。世界球墨铸铁产量的75%由美国、日本、德国、意大利、英国和法国生产。

我国球墨铸铁生产起步很早，1950年研制成功并投产。我国球墨铸铁年产量达230万吨，仅次于美国和日本，居世界第三位。适合中国国情的稀土镁球化剂研制成功，铸态球铁和奥-贝球铁的生产技术和研究工作达到了较高的技术水平。

(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零件分别在中国第二汽车厂、南京汽车厂和第一汽车厂投产。这标志着我国铸态球墨铸铁的生产已达到较高水平。炉外脱硫、双联熔炼、瞬时孕育、孕育块技术、音频检测、快速热分析等技术的采用，标志着我国汽车铸件批量生产技术水平与国际先进水平的差距正在缩小。

(2)试验研究了大断面球墨铸铁(壁厚大于120mm)的冶金因素及相应的生产工艺措施。采用适量钇基重稀土复合球化剂，强制冷却，顺序凝固，延迟孕育，必要时加入微量锑和铋，可防止球墨铸铁件心部石墨畸变和组织疏松。目前重量为38吨的大型复杂结构件，重量为17.5吨的柴油机机体，横截面为805mm的球墨铸铁轧辊等。已经成功制造。

(3)奥氏体-贝氏体球墨铸铁的研究与应用。20世纪70年代初，几乎同时，中国、美国和芬兰宣布成功研究出高强度、高韧性的奥氏体-贝氏体球墨铸铁(国际上简称ADI)。这种材料的抗拉强度达到65，438±0，000 MPa，因此广泛应用于齿轮和各种结构件。与合金钢相比，奥-贝球铁具有显著的经济效益和社会效益。

(4)球墨铸铁管和水平连铸球墨铸铁型材。我国已建了几家球墨铸铁管厂，近几年还将建几家球墨铸铁管厂。2000年，我国离心铸造球墨铸铁管年产量达到90万吨。此外，我国开发的水平连铸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。再加上从中国引进的一条生产线，到2002年，我国球墨铸铁型材年产量达到数万吨。

球墨铸铁铸件

(5)系统地测试了稀土镁球墨铸铁的力学性能和其他性能，为设计人员提供了相关数据。测定了稀土镁球铁的比重、导热系数、电磁性能等物理性能，并结合金相标准研究了石墨和基体组织对球铁性能的影响。系统测定了铁素体球铁在常温、低温、静态和动态条件下的性能。此外，还研究了稀土镁球铁的应力应变性能、小能量多冲抗力和断裂韧性，并用于指导生产。结合球墨铸铁齿轮的应用，系统研究了球墨铸铁齿轮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和剥落机理。

(6)稀土镁球墨铸铁。在高强度低合金球墨铸铁方面，除铜和钼外，镍和铌也在研究中。国内一些单位在用天然钒钛生铁生产钒钛合金球墨铸铁方面做了大量系统的工作。中锰球铁虽然性能不够稳定，但在系统研究和生产应用中取得了显著的经济效益。

在耐热球铁方面，除中硅球铁外，系统研究了总Si+Al含量对稀土镁球铁抗生长性能的影响。我国研制的RQTAL5Si5耐热铸铁作为耐热棒材，其使用寿命是灰铸铁的3倍，是普通耐热铸铁的2倍，与日本Cr25Ni13Si2耐热钢相当。高镍奥氏体球墨铸铁也取得了进展，已成功应用于石油开采机械、化工设备和工业炉设备。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更细小、均匀、致密。结果，耐蚀性提高了10% ~ 90%，机械强度也显著提高。

(7)稀土在球墨铸铁中的作用。稀土能使石墨球化。自H.Morrogh首次用铈获得球墨铸铁以来，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，其他元素也有不同程度的球化能力。

结合国情，我国在稀土元素球化方面做了大量的研究和开发，发现对于常用的成分(C 3.6 ~ 3.8 wt%，Si 2.0 ~ 2.5 wt%)，稀土元素很难获得像镁球铁那样完整、均匀的球状石墨；而且稀土量过高，会出现各种异常石墨，白口倾向也会增加。但如果是高碳超晶成分(c > 4.0 wt%)，稀土残留量为0.12 ~ 0.15 wt%，则可以获得良好的球状石墨。

根据我国铁含量差、硫含量高(冲天炉熔炼)、出钢温度低的情况，添加稀土是必要的。镁是球化剂中的主导元素，稀土一方面可以促进石墨球化；另一方面，要克服硫和杂质元素的影响，保证球化。稀土防止干扰元素破坏球化。研究表明，当Pb、Bi、Sb、Te、Ti等干扰元素的总量为0.05wt%时，加入0.01wt%(残留量)的稀土可以完全中和干扰，抑制异常石墨的产生。我国的生铁大多含钛，有的生铁含钛高达0.2 ~ 0.3 wt%。而稀土镁球化剂能使铁中稀土残留量达到0.02 ~ 0.03 wt%，因此仍能保证石墨良好的球化。如果在球墨铸铁中加入0.02 ~ 0.03 wt%的Bi，球状石墨将几乎完全被破坏。如果后面加入0.01 ~ 0.05 wt%的Ce，会恢复原来的球化状态，因为Bi和Ce形成稳定的化合物。

稀土成核。20世纪60年代以后的研究表明，含铈的孕育剂可以增加整个保温期间铁水中的球数，使最终组织含石墨球多，白口倾向小。研究还表明，含稀土的孕育剂能改善球墨铸铁的孕育效果，显著提高抗老化能力。添加稀土能增加石墨球数量的原因可归结为:稀土能提供更多的晶核，但其晶核成分与FeSi孕育不同；稀土可以使原来不活跃的晶核生长，结果是铁水中的晶核总数增加。

球墨铸铁——历史争论

球墨铸铁

西汉中后期河南珙县铁生沟冶铁遗址出土的铁？经金相检验，具有放射状球状石墨，球化率相当于现代标准的一等水平。然而，直到1947年，现代球墨铸铁才研制成功。在中国古代，铸铁的硅含量长期偏低。大约2000年前的西汉时期，铸铁中的球状石墨是通过对低硅生铁铸件进行软化退火而获得的。这是中国古代铸铁技术的伟大成就，也是世界冶金史上的奇迹。

由于球墨铸铁性能优良，有时可以替代价格昂贵的铸钢和锻钢，在机械制造业中得到广泛应用。国际冶金界过去认为球墨铸铁是英国人在1947年发明的。一些西方学者甚至声称，没有现代科技手段，发明球墨铸铁是不可想象的。1981年，中国球墨铸铁专家通过现代科学手段对出土的513件古汉魏铁器进行研究，通过大量资料得出结论:中国汉代就出现了球状石墨铸铁。在18世界科技史大会上宣读了相关论文，在国际铸造界和科技史上引起了轰动。国际冶金史专家在1987验证了这一点后，认为中国古代探索出了铸铁软化制造球墨铸铁的规律，对世界冶金史的重新分期具有重要意义。