和常溫球墨鑄鐵相比，耐低溫沖擊球墨鑄鐵的生產還是有一定的難度，應該說有一定的技術含量。對球化 劑、孕育劑、生鐵、廢鋼等原附材料，球鐵成分、過程控制及檢測諸多方面都提出了全新的要求。

1 生產條件                                                    

     采用0.5T 中頻感應電爐熔煉鐵液，呋喃冷硬樹脂砂造型，主要生產如圖一所示箱體鑄件，牌號要求 為 GJS-350-22-LT，鑄件單重為 117kg。

2 生產過程 

     主要爐料為低碳、低錳廢鋼和回爐料，采用增碳劑，增硅劑調整鐵液成份，控制原鐵液及鑄件化學成 份到表 1 要求范圍。升溫至 1510℃～1530℃，進行球化和孕育處理 分析與探討

  如何獲得較高低溫沖擊韌性的球墨鑄鐵件呢？

  沖擊韌性反映材料斷裂時吸收的能量，也反映快速形變 條件下，材料抵抗裂紋萌生、發展和斷裂的能力。低溫沖擊韌性是一個材料的韌性指標，也就是說具有較高 低溫沖擊韌性的球墨鑄鐵件在-20℃或-40℃時具有較高沖擊韌性，脆--韌性能轉變溫度較低，能夠較好的克服 冷脆。   因此，如下的一些措施都能有效的提高球墨鑄鐵的低溫沖擊韌性指標  

 4.1 提高球墨鑄鐵材質的鐵素體含量

  研究表明不同溫度下不同基體組織對低溫沖擊韌性有較大的影響，塑性較高的鐵素體球鐵能獲得較高 的沖擊韌性指標  

nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">4.1.1 化學成份   降低促進或穩定珠光體形成元素如：Mn、V、Zr、Nb、Ti、Cr、Mo、W、Cu、Pb、Sb 等元素，其中 值得一提的兩個元素，一個是錳，它對球墨鑄鐵的沖擊韌性和脆性轉變溫度都有特別不利的影響，每提高 0.1% 的錳含量，球鐵的脆性轉變溫度提高 10℃～12℃，所以，盡量選擇低錳生鐵和廢鋼作為原材料；另一個元素 是 Cu，他雖然是中性元素，提高珠光體含量的作用不明顯，但是，隨著含 Cu 量的增加，球墨鑄鐵的脆性轉 變溫度升高，并且沖擊韌度也下降。   適量提高鐵素體形成元素，如：C、Si、Ca、Ba、Al、Bi 等元素，其中值得一提的是 Si 元素，眾所 周知，Si 是強烈促進石墨化元素，有利于提高鐵素體含量，但 Si 量增加，沖擊韌性明顯下降，Si 含量每提高 01.%脆性轉變溫度就提高 5.5℃～6℃，含 Si 量在 4%左右的球墨鑄鐵，雖具有全部的鐵素體基體，但脆性很 大，就是常溫下也難于在有沖擊載荷的條件下使用，因此，具有低溫沖擊性能要求的球鐵中 Si 含量一般控制 在 1.6～2.0%。  

nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">4.1.2 降低鑄件隨型冷卻速度

  一定成份的球鐵，改變其共晶階段冷卻速度，可在較大范圍內改變其基體組織，也就是說鑄件隨型冷 卻速度愈慢，其基體組織中鐵素體含量愈高，鑄件越厚，冷卻速度越慢，鐵素體含量越高。但應防止出現晶 粒及石墨球粗大；造型材料不同，導熱能力不同，導致隨型鑄件冷卻速度也不同，應選用干型砂或樹脂砂等 導熱較慢的造型材料，同時應適當放寬鑄型厚度（俗稱加大吃砂量），盡量減少或不用冷鐵，對于薄壁件來 說，適當提高澆鑄溫度的措施來減緩鑄件冷卻速度，盡量延長開箱時間，有條件的可將隨型鑄件集中擺放， 減緩散熱。  

nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">4.1.3 熱處理   從圖4、圖 5 可看出，通過熱處理工藝后，提高了鐵素體含量，延伸率、沖擊韌性都得到了較大幅度 的提高，通過退火處理部分元素在高溫下能得以擴散，鑄件基體組織的晶格變細、晶粒細化，鐵素體量和性 能得以穩定提高。同時，通過熱處理的方法，可適當放寬對原輔材料中部分元素的苛刻要求。對于達不到要 求的或中小鑄件可通過熱處理的措施來禰補。  

4.2 細化晶粒、增加共晶團數量                                                    

隨著材料晶粒尺寸的增大，材料的斷裂應力顯著降低，當晶粒尺寸大于某一臨界尺寸時，既出現脆性 斷裂，細化及減小晶粒尺寸可降低脆性轉變溫度，從而提高球墨鑄鐵低溫沖擊韌性指標。  

nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">4.2.1 合成鑄鐵熔煉工藝   采用廢鋼和回爐球鐵作為主要原料，采用石墨增 C，硅鐵或碳化硅增 Si 的方式熔煉球鐵鐵液。由于 C、 Si 的熔點比鐵液的溫度高，主要是靠擴散溶解的方式進入鐵液，在鐵液中存在著大量的[C]的微晶，這種微晶 是先共析或共晶石墨很好的外來形核基底，有利于細化晶粒。  

nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">4.2.2 多次孕育

  孕育的實質是脫氧、脫硫形成外來晶粒，其目的是增加石墨形核能力，細化晶粒，增加石墨球數量， 增加鐵素體含量，經過三次孕育，尤其是澆鑄過程中采用 0.3～1mm 的含 Ba 孕育劑進行瞬時孕育，孕育量雖 少，但孕育效果顯著。  

4.3 凈化鐵液，減少晶粒內部、晶粒間的夾渣及夾雜物

  材料斷裂往往是穿晶或沿晶斷裂，材料晶粒內部或晶粒間有夾雜或夾雜物，削弱了材料的鍵合力，在 沖擊載荷作用下，經常形成為裂紋源，或裂紋傳播的途徑，降低材料的耐低溫沖擊能力。  

nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">4.3.1 鐵液預處理  

nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">4.3.1.1 脫氧、脫硫處理   對于采用沖天爐--電路雙聯熔煉的廠家，可采取搖包方式沖入方式或氣動脫硫方式進行脫硫，使原鐵 液中的硫含量降至 0.02%一下，不過，現在用的脫硫劑大部分為 CaO 或 CaC2 成份，這種脫硫劑脫氧能力較 差，能適當輔助以一些脫氧元素如 Ca、Ba、Al 等元素就更好。對于采用電爐直接熔煉也有必要采取鐵水的 脫氧、脫硫處理。  

nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">4.3.1.2 鐵液的過熱及靜置

  提高鐵液熔煉溫度，可以使原材料中帶入的夾雜物，以及在熔煉過程中形成的夾渣及夾雜物上浮至鐵 液表面，尤其是對于采用廢鋼增碳工藝更要適當提高熔煉溫度≥1500℃，增加保溫時間，不然，碳不能完全溶 到鐵液中，形成夾渣。對球化后的鐵液進行 1～3min 的靜置，有利于活潑金屬如 Mg、Ba、Al、Fe 的氧化物 及硫化物上浮，從而凈化鐵液。  

nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">4.3.1.3 多覆蓋 勤扒渣

  多覆蓋有利于熔煉過程，澆鑄過程中減少鐵液和空氣的接觸時間，降低鐵液中的氧含量；勤扒渣，有 利于聚集在熔煉過程或球化過程中形成的殘存氧化物、硫化物，從而使鐵--渣分離，保證進入型腔前的鐵液 得到良好的凈化。  

nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">4.3.1.4 鐵液過濾

  結合澆鑄系統在型上或型內設置一個帶有過濾器的集渣包，一是阻止固、液態渣的通過；二是有利于 鐵液平穩注入型腔，減少二次氧化渣的形成；三是在集渣包中上浮一些集渣物，盡量減少一次渣進入型腔。  

4.4 降低晶界偏析元素   Mn、Sb、Sn、As、Ti 等元素為晶界偏析元素，應盡量降低其含量。   4.5 降低氧化物、硫化物形成元素   Ca、Ba、Al、Mg、稀土元素易形成氧化物、硫化物，應盡量降低其含量  

4.6 專用球化劑、孕育劑   用于生產耐低溫沖擊球鐵的球化劑、孕育劑應注意如下三原則                                                

一是：高的穩定的球化及孕育效果：這一方面取決于球化劑本身的成分穩定，主要元素如 Mg、Re、 Ca、Ba 等偏差范圍應小于±0.3%；另一方面是鐵水質量的穩定，如出鐵溫度，S、O 含量的穩定；再次就是操 作工藝的穩定，如出鐵速度及除鐵位置的控制，防止出鐵過慢使鐵水直沖球化劑。  

二是：較強的墨化能力，Mg、Re 是主要的球化元素，同時也是較強的白口形成元素。應以 Mg 為主， 輔以 Re 元素，同時合理搭配 Ca、Ba、Bi 等墨化能力較強的元素。  

三是：較低的形渣能力，一方面應盡量減少球化劑、孕育劑中的渣含量，如 MgO、稀土的氧化物及 其他的外來渣。同時，球化劑、孕育劑中的 Ca、Ba 含量要適中，因為它們具有較強的形渣能力。  

5.一對矛盾的化解   球化劑、孕育劑中 Mg、Re、Ca、Ba 等元素的含量及其加入量與球化效果及低溫沖擊性能存在著一 定的矛盾，加入鐵水中的 Mg、Re、Ca、Ba 等元素過量，會造成上述元素的殘留鐵水中的量偏高，其氧化、 硫化渣較高勢必影響沖擊性能。但也不能因噎廢食，上述元素過低也會影響球化效果及基體組織，達不到效 果。應針對不同的鐵水質量，鑄件大小、形狀、壁厚、澆注時間等條件選用恰到好處的專用球化劑、孕育劑 及其配套工藝措施。  

6.6.結語   總的來說，只要控制好鐵水的冶金質量，控制適量的 C、Si、Mn、Ca、Ba、Re、等元素的含量，盡 量降低其他元素的含量，選用特制球化劑、孕育劑及配套工藝，嚴格工藝過程，完善各項參數的檢測手段。 那么，穩定生產耐低溫沖擊球鐵鑄件并不是一件十分困難的事情。