{一}、球墨鑄鐵熱處理工藝

　　球墨鑄鐵(簡(jiǎn)稱球鐵)自上世紀(jì)四十年代問世并投入生產(chǎn)以來以其、減振和生產(chǎn)成本低廉等優(yōu)點(diǎn)了迅猛的發(fā)展。迄今為止，球鐵在汽車、機(jī)車車輛、機(jī)械機(jī)床及配件、鑄鐵管等生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。我國(guó)球鐵在2006年的產(chǎn)量己增長(zhǎng)為680多萬(wàn)噸，約占當(dāng)年世界球鐵總產(chǎn)量的31.6%，在鑄鐵件中所占的比重也由1997年的14.1%增至24一25%，僅球鐵曲軸年產(chǎn)量就達(dá)到約20萬(wàn)噸，1000萬(wàn)根以上。球鐵鑄件除了產(chǎn)量大，種類多之外，目前厚大球鐵件也在不斷和生產(chǎn)。球鐵依然是本世紀(jì)重要的工程結(jié)構(gòu)材料之一。

　　隨著現(xiàn)代裝備向輕量化、節(jié)能、的方向發(fā)展，人們對(duì)球鐵的強(qiáng)度和使用性能的要求也不斷提高。因此，鑄造和冶金工作者通常采用鑄造合金化，抑或通過熱處理工藝來達(dá)到提高球鐵機(jī)械性能的目的。但是，前者因在球鐵鑄造過程中需添加昂貴的合金元素(如Ti、Cu等)，使球鐵件的生產(chǎn)成本增加，這地削弱了球鐵件廉價(jià)的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)；后者耗時(shí)、耗能的弊端使球鐵生產(chǎn)失去了市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。而且，球鐵較合金鋼韌性差，目前球鐵手段對(duì)沖擊韌性的提高非常有限。

　　金屬塑性加工理論經(jīng)上世紀(jì)四十年代發(fā)展成為一門單獨(dú)的應(yīng)用學(xué)科以來，涌現(xiàn)出大量的新設(shè)備和新工藝。它是金屬材料在外力作用下成形的同時(shí)和提高其內(nèi)部組織、性能，尤其是鑄造組織的一種加工方法。通過金屬在塑性狀態(tài)下的體積轉(zhuǎn)移，充分提高了制件的材料利用率，提高了制件的強(qiáng)度和工件的精度。而在高溫塑性變形過程中，將金屬的形變和相變結(jié)合在一起的熱機(jī)處理過程不僅能提高材料的強(qiáng)度，金屬微觀組織，還可以提高生產(chǎn)效率，節(jié)省了不的能源消耗，典型的塑性加工工藝有連鑄連軋、鍛造余熱淬火、控制軋制、超塑性成型等。

　　由于塑性變形不僅可以合理球鐵中縮孔、縮松等收縮類鑄造缺陷，提高球墨鑄鐵強(qiáng)度和綜合使用性能，還可以減少甚至替代現(xiàn)有的一些合金化和熱處理工藝，達(dá)到減低成本，增加生產(chǎn)效率，降低能源消耗的目的。因此，將塑性成形工藝應(yīng)用在球鐵材料上勢(shì)在必行。通過塑性變形提高球鐵的強(qiáng)度和沖擊韌性，將限度地發(fā)揮球鐵自身優(yōu)良的、減震性以及低廉的生產(chǎn)成本等特點(diǎn)，也為球鐵齒輪、軸承甚至曲軸類工件的應(yīng)用開辟更廣闊的空間。

　　但是，目前對(duì)球鐵可塑性的研究非常匾乏，尤其是系統(tǒng)地分析球鐵在高溫下的塑性行為，以及變形對(duì)球鐵微觀組織變化的影響規(guī)律尚不多見。這嚴(yán)重影響了塑性加工工藝在球鐵中的應(yīng)用，也阻礙了球鐵產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步擴(kuò)大發(fā)展。

　　{二}、球墨鑄鐵處理工藝

　　1、熔煉

　　目前較多使用的是沖天爐、電爐雙聯(lián)熔煉和中頻感應(yīng)電爐熔煉兩種方式。兩種方式各有其優(yōu)點(diǎn)和不足。沖天爐熔煉效率較高、鐵液純凈度高、流動(dòng)性好，但熔煉過程中使用的焦炭具有增硫作用，而且沖天爐鐵液出爐溫度相對(duì)較低，需使用電爐對(duì)其鐵液進(jìn)行加溫和吹氮脫硫，使得熔煉成本增加；單獨(dú)使用中頻感應(yīng)電爐熔煉，對(duì)原材料提出較。一方面，使用高純生鐵和碳素結(jié)構(gòu)鋼熔煉；另一方面，使用碳素結(jié)構(gòu)鋼加增碳劑熔煉。電爐熔煉不管采用哪種原材料的方式，鐵液的流動(dòng)性都不如沖天爐電爐雙聯(lián)熔煉的好。而且澆注后的產(chǎn)品容易出現(xiàn)縮松等鑄造缺陷。采用在鑄件厚大面增設(shè)外冷鐵或良好的補(bǔ)縮手段才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品(也有的廠家采用高剛性鑄型實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自補(bǔ)縮)。

　　原材料在加入爐內(nèi)之前，要除銹烘干，避免鐵液內(nèi)含氣量超標(biāo)。原鐵液出爐前不要做除氣處理，以免帶入雜質(zhì)(如果用Al脫氧，產(chǎn)生高熔點(diǎn)Al2O3隨臟物排除的同時(shí)，部分的Al溶解入鐵液，不但破壞石墨球的生長(zhǎng)，還偏析到奧氏體的周界；如果用1號(hào)稀土脫氧，將使鐵液中稀土含量增加，球墨鑄鐵件有變脆的傾向)。鐵液出爐溫度1480~1500℃左右，不要超過1520℃或在1520℃左右長(zhǎng)時(shí)間停留，否則會(huì)使鑄件的致密度和力學(xué)性能明顯降低。因?yàn)檩^高的過熱度會(huì)造成近程有序結(jié)構(gòu)不可逆的松弛，即使采用優(yōu)良的孕育手段也很難奏效。

　　2、采用適量的球化劑和球化處理方法

　　采用稀土含量較低的球化劑。加入量適當(dāng)控制。因原鐵液含S量較低，球化劑的加入量一般情況下不應(yīng)該超過1.5%。如果鑄件中Mg或者RE的含量超過0.03%時(shí)，其離子有向晶界集中的傾向，使產(chǎn)品的脆性急劇增加。不管采用何種類型球化劑只要能球化效果，其加入量越少越好。球化時(shí)采用包內(nèi)沖入法，球化劑和孕育劑上要覆蓋同類的鐵屑，覆蓋量應(yīng)在5~8mm厚為宜。參與球化的鐵液不應(yīng)少于300kg。1~2t的鐵液，兩次倒入鐵水包為好，其他情況下應(yīng)一次孕育，直接倒入，避免中間環(huán)節(jié)時(shí)間過長(zhǎng)。

　　3、合理孕育

　　采用75Si-Fe，二次孕育，合理分配。依據(jù)鐵液重量多少確定孕育劑塊度大小。1t以下鐵液，孕育劑尺寸為15mm；1~2t鐵液，孕育劑尺寸為20mm；2t以上為30~40mm。孕育劑要純凈，不得有氧化層和其他贓物，表面要新鮮，使用前要烘干。有條件的生產(chǎn)廠家可以采用隨流孕育或者在澆注系統(tǒng)中放置大塊孕育劑，良好、孕育效果。

　　4、澆注

　　鐵液出爐到澆注成型整個(gè)過程要緊湊、協(xié)調(diào)，任何環(huán)節(jié)不得出現(xiàn)故障停止現(xiàn)象。整個(gè)過程宜在15min內(nèi)完成，時(shí)間越短越好。

　　5、熱處理

　　為了可能存在的碳化物和磷共晶；增加基體中鐵素體含量，提高韌、塑性；或減少鑄造應(yīng)力吼采用退火工藝、二次保溫方法。