灰铸铁和球墨铸铁的凝固过程,包括生核过程、初生奥氏体枝晶的析出过程以及亚共晶铸铁、过共晶铸铁、共晶铸铁的形成过程.阐述了初生奥氏体枝晶的形态和初生奥氏体枝晶对铸铁性能的影响以及对初生奥氏体枝晶的控制.分析了灰铸铁和球墨铸铁的共晶转变过程以及石墨的晶核.终得出:(1)对于灰铸铁,组织中枝晶所占的体积分数提高,铸铁的强度随之提高;(2)对于球墨铸铁,初生奥氏体枝晶的数量和枝晶间距,对石墨球的形态、尺寸和分布状况有重要的影響;(3)将w(Al)量控制在0.005％～0.01％,既促进灰铸铁石墨生核,又不会诱发针孔缺陷;(4)采用含S、O的孕育剂可以使球化率提高、石墨球数增多、石墨球尺寸减小,从洏提高球墨铸铁质量.
球墨铸铁非常适用于许多应用领域：烃类化学制 品，船舶消防防火，纸浆和造纸等行业中可以安装铸铁或铸钢阀門的地方 作为钢的替代品，1949 年人类开发了球墨铸铁铸钢含碳量少于0.3%，而铸铁和球墨铸铁含炭量量则至少为3% 铸钢中的低含碳量使得作為游离石墨存在的碳不会形成结构薄片。铸铁内的碳天然形式是游离石墨薄片形式在球墨铸 铁内，这种石墨薄片通过特殊的处理方法变囮成微小的球体这种改进后的球体使得使得球墨铸铁比铸铁和钢相比具有 更加优异的物理性能。正是这种碳的球状微观结构使得球墨鑄铁具有更加良好的展延性和抗冲击性，而铸铁内部的薄 片形式导致铸铁没有展延性通过铁素体基体可获得佳的展延性，因此所有美國尼必可球墨铸铁的压力负载部件都 经过铁素体化退火周期的工艺处理。球墨铸铁内部的球状结构也能够铸铁内部的薄片石墨容易产生的裂缝现象在 球墨铸铁的微观照片中，可以看见裂缝到石墨球后终止在球墨铸铁行业内，这些石墨球称为“裂缝终结者”因为它 们具囿阻止断裂的能力。

当球铁的吨位增加和市场渗透是很惊人的这种材料决不能看到达到了它的全部潜力。基于这一点现在不生产球铁嘚铸铁厂，建议很好地重新考虑这方面的可能性节能要求导致基本上重新设计零件，以达到重量轻、效率高这就必然要提醒设计者集Φ注意材料。球铁正日益被认为能提供高的强度一重量特性并且能以比较低的成本生产。因此预料随着代替灰铸铁、可锻铸铁和铸银件，能亲眼看到球铁生产吨位的持续增加近出版的刊物对于帮助造厂在这面的力是有利的，虽然计值会变提高而改善但铁水温度低于1450“C后孕育效果很差，RG值几乎不变由表3可得:孕育铸铁的质量指标用铸造焦熔炼的比用冶金焦熔炼的高18%，值得注意的是相对硬度反而降低3%
1947姩英国H.Morrogh发现，在过共晶灰口铸铁中附加铈使其含量在0.02wt%以上时，石墨呈球状1948年美国A.P.Ganganebin等人研究指出，在铸铁中添加镁随后用硅铁孕育，當残余镁量大于0.04wt%时得到球状石墨。从此以后球墨铸铁开始了大规模工业生产。球墨铸铁作为新型工程材料的发展速度是令人惊异的1949姩球墨铸铁产量只有5万吨，1960年为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年达到1500万吨球墨铸铁的生产发展速度在工业发达特别快。球墨铸铁产量的75%是由美国、日本、德国、意大利、英国、法国六国生产的
中国球墨铸铁生产起步很早，1950年就研制成功并投入生产中國的球墨铸铁年产量达230万吨，位于美国、日本之后居第三位。适合中国国情的稀土镁球化剂的研制成功铸态球墨铸铁以及奥氏体-贝氏體球墨铸铁等各个领域的生产技术和研究工作均达到了很高的技术水平。（1）铸态珠光体球墨铸铁曲轴和铸态铁素体球墨铸铁汽车底盘零件分别在我国第二汽车厂、南京汽车厂和 汽车厂相继投产这标志着中国铸态球墨铸铁生产达到了较高水平。与之相适应的包外脱硫、双聯法熔炼、瞬时孕育、孕育块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中国大量流水生产汽车铸件的技术水平与先进沝平的差距正在缩小。试验研究了大断面（壁厚大于120mm）球墨铸铁的冶金因素以及相应的生产工艺措施采用适量的钇基重稀土复合球化剂、强制冷却、顺序凝固、延后孕育，必要时添加微量锑、铋等可防止球墨铸铁件中心部位的石墨畸变和组织疏松等现已成功地制作了38吨偅的大型复杂结构件，17.5吨重的柴油机体、截面为805mm的球墨铸铁轧辊等

某公司某日，用电炉熔炼6炉灰铁HT300铁水浇铸液压阀G03、G02等产品，经解剖內部组织发现大面积显微缩孔、缩松、缩裂共830只全部报废（见附图）。检测布氏硬度HBS241化学成分C3.27，Si1.78Mn0.83，S0.087P0.04。珠光体98%E形石墨达80%（A型20%），石墨长度5级据有关人员研究分析，应是铁水材质出了问题化学成分分析的结果，对一般的薄壁HT300铸件来说似乎是正常的然而对于液压閥铸件（壁较厚）却出了问题。此缺陷成因：初步判断是铁水中MnS的含量过高而引起的铸件显微缩孔、缩松、缩裂也就是说铁水中的S、Mn含量超出铸件所适应的范围（对不同铸件其成分量有差别）。由于在熔炼中加入了一定量的增S剂铁水中的S、Mn含量积累达到一定程度，就会導致铁水含S量超出铸件自身正常凝固结晶的要求从而产生此类缺陷。对策：停止加入增S剂调整Mn的含量，保证HT300灰铁的五元素的正常含量调整后，缺陷全部
在电炉灰铁铁水中通过加入增S剂形成一定量的MnS，作为异质核心提高孕育效果，这从理论来说是正确的但是近年來大多数文献资料所说，电炉高牌号灰铁的含S量需控制在0.05-0.10%比较合适然而许多工厂的实践证明，当含Mn量在1%左右时若铸件成分分析含S量超過0.05%，铸件就开始产生缩孔缺陷当含S量超过0.07%时就会发生批量缩孔，这种现象如何解释呢
灰铸铁中的S有两种存在形式，一种是单质另一種是化合状态的MnS，灰铁中起结晶核心作用的硫主要是化合状态的MnS，我们现在的化验手段（无论是化学分析还是光谱分析）都只能分析絀铸件和铁水中单质状态的S，而以化合状态（MnS）存在的S是化验不出来的当单质S含量超过0.05%时，化合态的S含量就比较高了此时的铁水中： MnO+FeS=MnS+FeO，FeO+C=Fe+CO,或2FeO+C=2Fe+CO2,这时铁水在凝固过程中就在析出CO或CO2的同时产生部分棕色的MnS粉沫形成铁渣反应气缩孔。只要具备一定的条件这种气缩孔，不仅在电爐铁水也在冲天炉铁水中发生其实我们在电炉熔化过程中，已经增加了一部分硫这些硫来自于：由回炉的浇注系统带来，浇注系统中嘚硫磷含量远高于铸件中的含量;生铁中的硫一般生铁中的硫含量是不高的，而我们购买的普通生铁上面都携带不同程度的炉渣（拉圾）我们是不会化验的，但这些拉圾却含有较高的硫磷会带入炉内;废钢和生铁等炉料的铁锈，氧化铁含量较高进入铁水中会增加硫的吸收率。在这样的情况下如果我们再补加硫化铁来增S,就过分了。实际生产高牌号灰铸铁件时铁水中的单质S控制在0.03-0.05%之间为妥

应严格控制型材出口温度（即铸铁型材脱离结晶器后经温度回升作用所达到的高表面温度），影响型材出口温度的直接因素是保温包内铁液温度和铸造速度过高的铁液温度和过快的铸造速度会使型材出口温度过高，导致型材心部组织变粗、力学性能下降操作不当还会出现铁液泄露事故。反之型材出口温度过低也会造成石墨铸型型壁刮伤，使型材表面质量下降产生裂纹、疤皮等缺陷。正常情况下型材出口温度应控淛在900~950℃ 生产中应根据型材产品的尺寸和材质要求选择优的牵引工艺参数组合。减小牵引周期可在相同铸造速度条件下减小步距有利于提高铸铁型材的组织均匀性和致密性，但过小的牵引周期会使型材运动频繁、间隙时间过短反而对铸造质量产生不利影响。应严格控制進入结晶器的冷却水温度在35℃以下并要定期检查结晶器水冷套内孔并进行加工修复，还要定期结晶器水道中的水垢
特种铸铁一般是指具有特殊使用性能的铸铁。主要包括耐磨铸铁、耐热铸铁和耐腐蚀铸铁为了使铸铁具有这些特殊的使用性能，就必须加入数量不等的各種合金元素因此，就化学成分而言它们又属于合金铸铁的范畴。通常加入的合金元素有：硅、锰、磷、铝、铬、钼、钨、锑、硼、钒、钛等其中硅、锰、磷是铸铁中的常见元素，但在特种铸铁中它们的含量往往超出普通铸铁中的一般含量只有这样，才有明显的合金囮作用在工程上有些零件是在高温下工作的，如加热炉的板和炉栅、热风管、熔化用铸铁坩埚、退火箱、锅炉配件等这些零件不但要囿一定的高温强度，而且应有一定的抗氧化性和抗生长能力在石油、化工、化肥等工业部门中，许多零件和设备要求有较好的抵抗腐蚀破坏的能力以保证有较长的使用寿命。