2013 国铸造活动周论文集
铸态高强度高伸长率球墨铸铁技术
曾大新，何汉军 杨全涛，史秋月1
（湖北汽车工业学院 材料工程系， 湖北 十堰 442002 ）
摘要：根据铸态球墨铸铁生产特点，对铸态下同时获得高强度和高伸长率球墨铸铁应具有的组织结
构特点和技术关键进行了分析，介绍了铸态高强度高伸长率球墨铸铁研究开发成果，展望了其开发
与应用前景。
关键词：球墨铸铁；力学性能；工艺技术
1 前言
球墨铸铁是一类重要的工程材料，球墨铸铁的生产技术已取得显著进步，在工业生产中铸态珠
光体球墨铸铁抗拉强度达800MPa 的 铸态铁素球墨铸铁伸长率达22% 。但是，珠光体球铁强度高，
而伸长率低；铁素体球铁的伸长率高而强度较低，在球墨铸铁国家标准（GB/T 1348 －2009 ）中，规
定抗拉强度为800MPa 的珠光体球墨铸铁的伸长率为2% ，伸长率为22% 的铁素球墨铸铁抗拉强度为
350MPa 。若球墨铸铁在具有高强度的同时具有高的伸长率，这不仅可提高机械产品的整体品质，增
加可靠性，而且也为扩大球墨铸铁的应用范围创造了条件。近些年来，有关高强度 高伸长率球墨
铸铁的研究与生产技术开发受到相关企业和科技工作者的关注，取得了一些成果，现就铸态高强度
高伸长率球墨铸铁技术进行分析，对有关研究开发工作做一介绍。
2 铸态高强度高伸长率球墨 铁技术
金属材料的力学性能主要决定于其金相组织，要生产铸态高强度高伸长率球墨铸铁，首先需要
分析这种球铁应该具有的组织结构特点，然后考虑技术方案和措施。球墨铸铁的金相组织可分为石
墨和金属基体，其力学性能主要决定于金属基体，但也受到石墨的影响，要同时获得高强度和高伸
长率，石墨和基体组织都应有严格要求。
石墨球化良好才能使金属基体性能得到充分发挥，因此，铸态高强度高伸长率球墨铸铁的生产
首先要对铁液中球化和反球化元素的含量进行严格控制，保 球化率在90% 以上。
细化石墨球对高强度高伸长率球墨铸铁十分重要，一方面，细化石墨球能提高石墨的圆整度，
球化率提高；另一方面，细化石墨球能减小晶间偏析程度，防止晶间析出脆性相，保 材料的塑性
和韧性。细化石墨球的技术措施是强化孕育，选用高效孕育剂，如含 Ba 、含Bi 的孕育剂，可改善
孕育效果；采用瞬时孕育方法，如型内孕育 随流孕育，可使孕育效果更好。
球墨铸铁的基体可以通过合金化和热处理调控为多种不同的组织，从而获得不同的性能，但在
铸态条件下，通常为铁素体 珠光体或其混合组织，尽管其它组织也可以在铸态下获得，其实际意
义比较小。因此，铸态高强度高伸长率球墨铸铁基体组织的设计还要在铁素体 珠光体及其混合组
织范围内考虑，不超出现标准中铸态球墨铸铁的组织类别。为了使铸态球墨铸铁在获得高强度的同
时获得高的伸长率，需要在不改变组织类别的条件下寻求强韧化方法。在众多的金属材料强韧化方
法中，固溶强化 细晶强化可在铸态条件下实现，而且细晶强化在提高强度的同时还提高塑性；固
溶强化与通过增加珠光体含量来提高强度相比较，在一定范围内对塑性影响小。这两种强化方法是
铸态高强度高伸长率球墨铸铁首先要考虑的强化方法。
固溶强化 细晶强化通过合金化来实现，Si Cu Ni 是首选的合金化元素，它们都有固溶强化
作者简介：曾大新，博士，教授，E-mail.: zengdaxin@ 。
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作用；都促进一次结晶石墨化，没有晶间偏析；Cu 和Ni 还有细化珠光体的作用；Si 促进铁素体形
成的元素， Cu Ni 促进形成珠光体，控制它们的含量可调控基体组织 珠光体和铁素体比例，获
得不同的强度和伸长率。在球墨铸铁 具有固溶强化和细化组织的元素还有Mn Mo 等一些元素，
但都有晶间偏析倾向，若能通过强化孕育等措施将偏析危害降至较轻的程度，也是可以应用的。
球墨铸铁中的夹杂物对其伸长率有较大的影响，因此，铸态高强度高伸长率球墨铸铁还要重视
铁液的净化，在浇注系统 加过滤网进行过 净化是必要的。
综上所述，铸态球墨铸铁同时获得高强度和高伸长率的条件是：石墨球化良好 球径细小，基
体组织充分固
