铸造词汇定义-球墨铸（zhù）铁（tiě）

在河南巩县铁生沟西汉中、晚期的冶铁遗址中出土的铁，经过金相检验，具（jù）有放射状的球状石墨，球化率（lǜ）相当于现代标准（zhǔn）一级水平。而现代（dài）的球墨铸铁则是（shì）迟至1947年才在国外研制成功的。我国（guó）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（xī）汉时期，我国铁（tiě）器中的球状石墨，就已由（yóu）低硅的（de）生铁铸件经柔化退火的（de）方法得到。这是（shì）我国古代铸铁技术的重大成就，也是世界冶金史上的奇迹。

　　球墨铸铁以（yǐ）其优良的性能，在（zài）使用中（zhōng）有时可以（yǐ）代替昂贵（guì）的铸钢和锻钢（gāng），在机械（xiè）制造工业中得到广泛应用。国际冶金行业过去一直认为球墨铸铁是英国人（rén）于（yú）1947年发明的。西方某些学者甚至声称，没有现代科技手段，发明球墨铸铁是不可想（xiǎng）象（xiàng）的（de）。1981年，我国球铁专家采用现代科学手段，对出土的513件（jiàn）古汉（hàn）魏铁器（qì）进行（háng）研究，通过大量的数（shù）据断定汉代我国就（jiù）出现了球状石墨铸铁。有关（guān）论文在第18届世界科（kē）技史大会上宣读，轰动了（le）国际铸造（zào）界和科技史（shǐ）界。国际冶金史专家于1987年（nián）对此进行验证后认为：古代中国已经摸索到了用铸铁柔化术制造球墨铸铁的规律，这对世界冶金史作重新分期划代具有重要意义。

　　1947年英（yīng）国H. Morrogh发现，在过共晶灰口铸铁中附（fù）加（jiā）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（zhōng）添加镁，随后用硅铁孕（yùn）育（yù），当残余镁量大于0.04wt%时，得到球状石墨。从此以后，球墨铸（zhù）铁开始了大规模工业生产。

　　球墨铸铁作为新型工（gōng）程材料（liào）的发（fā）展速度是令人（rén）惊异的。1949年世界（jiè）球（qiú）墨铸铁产量只有5万吨，1960年为（wéi）53.5万吨，1970年增长到500万吨，1980年为760万吨，1990年达到915万吨。2000年（nián）达到1500万（wàn）吨。球墨（mò）铸铁的生产发展速度在工业发达国家特别快。世界球（qiú）墨铸（zhù）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（qǐ）步很早，1950年就研制成功并投入生产，至今我国（guó）球墨铸（zhù）铁年产（chǎn）量达230万吨，位于美国、日本之后，居世界第（dì）三位。适合我国国情的稀土镁球化剂的研制成功，铸态球墨（mò）铸铁以及奥氏体-贝氏体球墨铸铁等各个领域的生产技术（shù）和研究工作均达到了很高的技术水平。

　　(1)铸态珠光体球墨铸（zhù）铁曲轴和铸态铁素体球墨铸（zhù）铁汽车底盘零件分别在（zài）我国第二汽车厂、南京（jīng）汽车厂和第（dì）一汽车（chē）厂相继投产。这标（biāo）志着我国铸（zhù）态球墨铸（zhù）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（yù）、孕（yùn）育块（kuài）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（qì）车铸件的（de）技术水平与国际先进水平的差距正在缩（suō）小。

　　(2)试验研究了大断面（miàn）(壁厚大（dà）于120mm)球墨铸铁的冶金因素以及（jí）相应的生产（chǎn）工艺措施。采用适量的钇基重稀土复合球（qiú）化剂、强（qiáng）制冷却、顺序凝固、延后孕（yùn）育，必要时（shí）添（tiān）加微量锑、铋（bì）等可（kě）防止球墨（mò）铸铁件中心部位的石墨畸变和组织疏松等，现已（yǐ）成功地（dì）制作了38吨重（chóng）的（de）大型复杂结构件，17.5吨重的柴油机体、截面为（wéi）805mm的球墨铸铁轧辊等（děng）。

　　(3)奥氏体-贝氏体（tǐ）球墨铸铁的研究与应用。20世纪70年代初，几乎同（tóng）时中国、美（měi）国、芬（fēn）兰3个国家宣布（bù）研（yán）究成功了具有高（gāo）强（qiáng）度、高韧性的奥氏体-贝氏体球墨（mò）铸铁(国际上统称ADI)，这种材质的抗拉强度达1000MPa，因此它广（guǎng）泛（fàn）应用于齿轮以及各种结（jié）构件，与合金钢（gāng）相比，奥-贝球墨铸（zhù）铁具（jù）有显著的经济效（xiào）益和社会效益。

　　(4)球墨铸铁管和水平连续铸造球（qiú）墨铸铁型材。我国（guó）已相继建成几个球墨铸铁（tiě）管厂，且近（jìn）几年（nián）还将有几（jǐ）个球墨（mò）铸铁管厂建成。2000年，我（wǒ）国年产离心铸造（zào）球墨铸（zhù）铁（tiě）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（xiàn）已通过国家鉴定，并已有多家（jiā）企业投产。再加上我国引进的（de）一条生产线，至（zhì）2002年，我国年产球墨铸铁型（xíng）材的能力达数（shù）万吨。

　　(5)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（cè）定了（le）稀土镁球（qiú）墨铸铁的比重、导热性、电磁性等物理性能（néng），结合金相标准研究了石墨（mò）和基体组织对球墨铸铁性能的（de）影响规律。系统地测定了铁素体球墨铸铁（tiě）在常温、低温、静态和动态条件（jiàn）下的各种性能。此外，还研究了稀土（tǔ）镁球墨铸铁的应力应变性能（néng）、小能量多冲抗力和断裂韧性，并开始用于（yú）指导生产。结合球墨（mò）铸铁齿轮的应用，还系（xì）统（tǒng）地研究了球墨（mò）铸铁（tiě）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。

　　(6)稀土镁球墨铸铁。在高强度低合（hé）金球墨铸铁方面，除了对铜（tóng）、钼研究较多外，还对镍、铌等进行了（le）研究。在利用天然钒钛生铁制作钒钛合金（jīn）球墨铸铁（tiě）方面，国内一些（xiē）单（dān）位（wèi）进（jìn）行了大量、系统的工作。中锰球墨铸铁虽然在（zài）性（xìng）能上不（bú）够稳（wěn）定，但多年来的系统研究与生产（chǎn）应用（yòng），取得了显著的经济效益。

　　在（zài）耐热球墨铸铁方面，除了中硅球墨（mò）铸铁以外（wài），系统研究了Si+Al总量对稀土镁球墨（mò）铸铁抗生长能（néng）力的影响。我国研制的RQTAL5Si5耐（nài）热铸铁用作耐热炉条的使用寿命是灰（huī）铸铁的3倍（bèi），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（miàn）也取得了进展，它在（zài）石油开采机械、化工设备、工业用炉器件上（shàng）均取得了成功的应用。

　　在（zài）耐酸球墨（mò）铸铁方面，我国生产的稀土高硅球墨铸铁比普通（tōng）高硅铸铁的组织细小、均匀、致密，由此，抗（kàng）蚀性能提高（gāo）了10%～90%，并且其机械强度也有显（xiǎn）著改善（shàn）。

　　(7)稀土在球墨铸铁中的（de）作用。稀土能使石墨球化。自从H. Morrogh最先使用铈得到（dào）球墨铸铁（tiě）以来，先后许多人研究（jiū）了各种稀土元（yuán）素的球化行为，发现铈是最（zuì）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（duì）稀土的球化作用（yòng）进行了（le）大量研制工作，发（fā）现稀土元素对（duì）常用的球（qiú）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（xíng）的石墨（mò），白口倾向也增大，但是，如（rú）果是（shì）高碳过共晶成（chéng）分(C>4.0wt%)，稀土（tǔ）残留（liú）量为0.12～0.15wt%时，可获得良好（hǎo）的球状石墨。

　　根据我国铁质差、含硫量高(冲天炉熔炼)和（hé）出铁温度低的情况，加入（rù）稀土是必要的（de）。球化（huà）剂中镁是主导元（yuán）素，稀土一方面可（kě）促进石墨球化;另一方面克服硫以及杂质（zhì）元（yuán）素的影响以保证（zhèng）球化也是必须的。

　　稀土防止（zhǐ）干扰（rǎo）元素破（pò）坏球（qiú）化。研究表明，当干扰元素Pb、Bi、Sb、Te、Ti等总量为0.05wt%时，加入0.01wt%(残余量)的稀（xī）土（tǔ），可以完全中和干扰，并可抑制变态石墨的产生。我国绝大部分的生（shēng）铁（tiě）中含有（yǒu）钛，有（yǒu）的生铁中含钛高达0.2～0.3wt%，但稀土镁球化剂由于能使铁（tiě）中的稀土（tǔ）残留量达0.02～0.03wt%，故仍（réng）可保证石（shí）墨球化良好。如果在球墨铸铁中加入0.02～0.03wt%Bi，则几乎把球状石墨完全破坏;若随后加入0.01～0.05wt%Ce，则又恢复原来（lái）的球化状态（tài），这是由（yóu）于Bi和Ce形成了稳（wěn）定的化合物。

　　稀土的形核作用。20世纪60年代以后的研究表明，含铈（shì）的（de）孕育剂可使铁（tiě）液在整个保持期中增加球数（shù），使最终的组织中含有（yǒu）更多的石墨球和更小的白口倾向。经研（yán）究还表明，含稀土的孕育剂可改善球墨铸铁的孕育效果（guǒ）并（bìng）显著提高抗衰（shuāi）退的（de）能力。加入稀土（tǔ）可（kě）使石墨球数增多的原因可归结为：稀土可提供更（gèng）多的晶核，但它与FeSi孕育（yù）相比所提供的晶核成（chéng）分（fèn）有所不同;稀土可使（shǐ）原（yuán）来(存在于铁液中的)不活化的晶核得以长大，结果（guǒ）使铁液中总的（de）晶核数量增（zēng）多。