近年有關高強度、高伸長率球墨鑄鐵的研究與生產技術開發受到相關研究機構的關注。通過采用合理的成分設計、鐵液凈化、多元素合金固溶強化、晶粒細化等一系列生產工藝措施，探討了鑄態QT700-10工藝開發的可行性。

　　隨著汽車工業的進步，商用車、重卡朝著重載、高速、低耗、低成本及良好的舒適性等方向發展，汽車底盤支架、托臂梁等零部件對高強度、高伸長率材料的綜合性能要求也越來越高。就材料的綜合性能和成本而言，高強度、高伸長率球墨鑄鐵備受青睞，目前國家標準中關于球墨鑄鐵的要求，一般是低強度高伸長率或是高強度低伸長率，對于那些不僅要求高強度、還要求高韌性、高疲勞性能等的鑄件，傳統國標的球墨鑄鐵材料不能滿足性能要求。因此我公司與湖北汽車工業學院聯合開展了高強度、高伸長率球墨鑄鐵研究工作，以滿足汽車零部件輕量化需求。

　　1國內外球墨鑄鐵發展現狀

　　目前球墨鑄鐵的生產，都是根據GB/T 1348-2009《球墨鑄鐵件》標準，球墨鑄鐵的力學性能從QT350-22L到QT900-2共14個牌號，生產工藝己非常成熟，隨著鑄造企業質量控制水平的提高，絕大多數企業都能大批量穩定地生產。然而，國內對高強度、高伸長率球墨鑄鐵技術研究與應用的報道并不多。通過對國外球墨鑄鐵技術檢索發現，SiboDur球墨鑄鐵是GF公司最新研發的鑄態高強度高韌性球墨鑄鐵，對其化學成分及性能進行解讀，SiboDur球墨鑄鐵形成了SiboDur450-17、SiboDur550-12、SiboDur700-10、SiboDur800-5系列，力學性能指標在傳統球墨鑄鐵力學性指標中分布見圖1 。

　　SiboDur球墨鑄鐵以Si和B作為合金化元素，其綜合力學性能遠遠高于傳統珠光體-鐵素體球鐵，適合制造承受沖擊的鑄件，廣泛應用國外汽車行業。

　　2化學成分對球鐵性能的影響

　　2.1化學成分與金相組織

　　SiboDur球墨鑄鐵是以Si和B作為合金化元素，實現鑄態球鐵高強度、高韌性綜合力學性能，據此我們設計鑄態QT700-10的主要化學成分見表1。金相組織：球化等級1-2級，石墨球大小6-7級，珠光體含量25%~85%。

　　2.2化學成分對力學性能的影響

　　金屬材料的力學性能主要決定于其基體組織，要生產鑄態高強度、高伸長率球墨鑄鐵，首先需要分析這種球鐵應該具有的組織結構特點，然后考慮技術方案和措施。球墨鑄鐵的金相組織可分為石墨和金屬基體，其力學性能主要決定于金屬基體，但也受到石墨的影響，要同時獲得高強度和高伸長率，石墨和基體組織都應有嚴格要求。

　　石墨球化良好，金屬基體性能才能得到充分發揮，因此，鑄態高強度、高伸長率球墨鑄鐵生產要嚴格控制鐵液中球化和反球化元素，保證球化率在90%以上。

　　細化石墨球對高強度、高伸長率球墨鑄鐵十分重要，一方面，細化石墨球能提高石墨的圓整度和球化率;另一方面，細化石墨球能減小晶間偏析程度，防止晶間析出脆性相，保證材料的塑性和韌性。細化石墨球的技術措施是強化孕育，選用高效孕育劑，如含Ba、Bi的孕育劑。

　　球墨鑄鐵的基體可通過合金化和熱處理調控為多種組織，從而獲得不同的性能。為使鑄態球墨鑄鐵在獲得高強度的同時獲得高伸長率，需要在不改變組織類別的條件下尋求強韌化方法。固溶強化、細晶強化可在鑄態條件下實現，而且細晶強化在提高強度的同時還提高塑性。固溶強化、細晶強化通過合金化來實現，Si、Cu、Ni是首選的合金化元素，它們都有固溶強化作用，都促進一次結晶石墨化，沒有晶間偏析。Cu、Ni促進形成珠光體，還有細化珠光體的作用，Si是促進鐵素體形成的元素?？刂破浜靠烧{控基體組織中珠光體和鐵素體比例，獲得不同的強度和伸長率。

　　根據上述分析，選擇基體組織為珠光體+鐵素體混合基體，一定量的鐵素體保證伸長率，增加固溶強化作用，彌補珠光體量減少對強度的影響。選擇Cu、 Si為主要合金化元素，驗證Ni 、 B的作用。

　　2.3嚴格的生產過程控制

　　生產高強度、高伸長率的球墨鑄鐵，最大的工藝難度在于要保證強度的同時必須有-定的鐵素體含量，尤其是石墨球化良好、球徑細小，基體組織充分固溶強化、晶粒細化，夾雜物少、晶間偏析小，這涉及到化學成分設計、低磷低欽生鐵原料、鐵液熔煉和處理工藝、冷卻條件等因素，是實現穩定生產高強度、高伸長率的鑄態球墨鑄鐵工藝的關鍵。

　　3試驗數據與結果分析

　　采用生鐵和碳素廢鋼配料，100 kg無芯中頻感應爐熔煉，稀土鎂合金球化劑、沖入法球化處理，硅鐵孕育劑進行型內孕育(00.1%)和隨流孕育(00.1%)，Si、Cu、Ni加入球化處理包中，B(0.0025%)在包內或隨孕育劑加入，澆注標準(GB/T 1348-2009) Y型試棒，性能測試數據繪制出抗拉強度與伸長率的關系曲線見圖2。試制的球鐵力學性能指標遠高于國家標準

　　牌號，從趨勢線上看到，抗拉強度達到700 MPa時，伸長率可達10%。加B的Si-Cu合金化球鐵力學性能指標略低于不加B的球鐵。

　　Si、Cu合金化的球墨鑄鐵中加Ni的力學性能與不含Ni的比較(圖3)，加Ni能獲得更高的強度，且鎳對伸長率影響小。另外，隨著試塊增厚，冷卻速度下降，同等抗拉強度下伸長率略有下降。

　　4結論

　　(1)在本試驗條件下，用Si-Cu和Si-Cu-Ni合金化生產鑄態球墨鑄鐵，抗拉強度達到700 MPa時，伸長率可達10%，實際生產中鑄件本體及附鑄試塊性能略有下降。

　　(2)鐵液中各元素及交互作用非常敏感且復雜，除了通過加入合金元素來控制合適化學成分外，還須在工藝上采取純凈爐料，嚴格控制熔煉、澆注工藝及冷卻，強化球化及孕育處理等措施，才能穩定生產高強度、高伸長率鑄態球墨鑄鐵。