10-铸铁生产

铸态高强度高韧性球墨铸铁生产技术李永红刘思明（安徽神剑科技股份有限公司安徽合肥 230022）摘要本文以铸态QT600-10材质生产技术为例，简要介绍了铸态高强度高韧性球墨铸铁件控制要点：在铸态通过控制影响力学性能的微观组织因素，满足球墨铸铁件高强度和高韧性的要求。

关键词铸态高强度高韧性；铸态QT600-10；合金化；铸态高强度高韧性球墨铸铁件，在满足特殊性能要求的基础上，减少了热处理环节，节约了中间运输成本，缩短了供货周期，是企业在制造过程中，努力追求的方向，特别是当前市场竞争激烈日趋白热化的环境下，可以有效减低企业生产成本，提高产品竞争力。

现结合本企业，在多年生产铸态高强度高韧性球墨铸铁件方面积累的经验，以QT600-10材质为例介绍其控制方法。

1 引言包括球墨铸铁在内的铸造合金的性能是由其含有一定成分的显微组织所决定的，要获得所需的性能，可以通过控制其显微组织，并使该组织中含有一定数量的合金强化元素。

通常强度与塑性之间始终存在矛盾，而随着对合金强化基体组织认识的加深，对于金属材料性能特殊要求的不断提高，要求球墨铸铁强度达到600MP以上，同时要求其具有很好的强韧性延伸率10%以上，通过热处理很难同时保证强度与韧性要求，通过控制影响显微组织的因素（化学成分，合金化，熔炼质量，球化孕育处理、壁厚条件、冷却速度等），可以满足铸态高强度，高韧性要求，现简单介绍其控制方法：2 化学成分的选择2.1 碳碳促进镁的吸收，改善球化、提高石墨球的圆整度；提高铁液的流动性，减少铸件的疏松缺陷和缩凹倾向；能够促进石墨化，减小白口倾向。

但是，过高的碳又容易产生石墨漂浮，使铸件综合性能降低。

因此将碳控制为3.5%~3.7%。

2.2硅促进石墨化元素，在球墨铸铁生产中由于硅的孕育作用，使珠光体和铁素体的比例改变：Si控制在2.0%~2.5%有利于珠光体组织的生成，而为了在保证强度达到600MP的基础上，延伸率达到10%，必须适当提高孕育效果，保证一定比例的铁素体组织，将硅控制在2.5%~2.8%。

球墨铸铁是一种铸铁材料，其内部原子结构呈现球状，具有高强度、高韧性、良好的加工性能、耐腐蚀性和低成本等优点。

下面将详细介绍几种常见的球墨铸铁材质牌号：
1.QT400-18：这是一种常见的球墨铸铁牌号，其化学成分含碳量约为3.6%，铁的含量占比约为93%。

它的机械性能较高，强度和硬度较好，同时也有一定的韧性和延展性。

QT400-18常用于制造零配件、泵体、阀门等机械零件。

2.QT450-10：另一种常见的球墨铸铁牌号是QT450-10。

它的化学成分含碳量为
3.4%左右，铁的含量占比约为91%。

与QT400-18相比，其强度、硬度和抗腐蚀性都有所提高。

QT450-10主要用于制造重型机械、汽车制品、建筑工程等领域。

3.QT600-3：这种牌号的球墨铸铁具有较高的强度和硬度，同时也具备良好的韧性和延展性。

它主要用于制造要求较高、耐磨性好的零件和部件，如汽车发动机缸体、缸盖等。

4.QT700-2A：这种牌号的球墨铸铁具有更高的强度和硬度，同时也具有较好的韧性和延展性。

它主要用于制造要求更高、耐磨性更好的零件和部件，如航空航天发动机零部件等。

5.QT800-2A：这种牌号的球墨铸铁具有极高的强度和硬度，同时也具有较好的韧性和延展性。

它主要用于制造要求极高、耐磨性最好的零件和部件，如高速列车车轮等。

除了以上介绍的几种牌号外，还有许多其他的球墨铸铁材质牌号，它们都具有不同的化学成分、物理性质和应用领域。

在选择使用时，需要根据具体的应用场景和要求选择合适的材质牌号。

铸铁件通用技术条件公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-交通部上海港口机械制造厂企业标准铸铁件通用技术条件说明本标准适用于重量在10吨以下的灰口铸铁和一般球墨铸铁件，对本标准中未定的特殊要求，应在图纸或专用技术条件中补充规定，铸铁外表毛坯质量按厂标“JQ/GJ8—4—82铸铁件毛坯质量评级标准”检验和验收。

凡本标准中所以用的国标，部标或其他标准，均以最新标准为准。

一技术要求1、铸铁的牌号、机械性能应符合国标GB976—67的规定。

2、灰口铸铁件验收的主要依据为抗弯强度或抗拉强度对硬度值和挠曲度值有测定要求者应特别指出。

3、球墨铸铁件机械性能以抗拉强度、延伸率及冲击值为依据，其化学成分、金相组织和硬度值的误差，如图纸无特殊要求，一般不做验收依据。

4、铸铁件的外形和尺寸均应符合图纸要求，机械加工余量按（表1）（表2）（表3）（表4）规定的加工余量标准。

5、铸铁件尺寸偏差按（表5）（表6）（表7）的规定。

6、铸铁件的非加工壁厚和筋厚偏差按（表8）的规定。

一级精度铸件机械加工余量（毫米）表1二级精度铸件机械加工余量（毫米）表2三级精度铸件机械加工余量（毫米）表3球墨铸铁件加工余量（毫米）表4一般精度铸件尺寸偏差（毫米）表5二级精度铸件尺寸偏差（毫米）表6三级精度铸件尺寸偏差表7锻件的非加工壁厚和筋厚偏差表8注：（1）表中“公称尺寸”是指两个相对加工面之间的最大距离，或者从基准面或中心线（铸件图或零件图上标出的）到加工面的距离。

若有几个加工面到基准轴线或基准面是平行的，则“公称尺寸”必须采用最远一个加工面到基准面的距离，若加工面较大时，公称尺寸也可用加工面的最大轮廓尺寸来代替。

（2）根据零件的要求，应在铸件图或编有铸造工艺的零件图上标出精度等级，对于同一部件的不同部位，允许有不同的精度等级。

（3）铸孔的机械加工余量，不管其所在的位置如何，一般均采用各级的顶面加工余量。

Nodular Iron铸态QT700-10球墨铸铁的研制张军，文宏，郑言彪，齐基(湖北省机电研究设计院股份公司，湖北武汉430070)摘要:介绍了QT700-10球墨铸铁的生产工艺:合理设计化学成分，采用0.5t中频电炉熔炼;选用FeSiMg8RE3球化剂，包内孕育剂选用75SiFe,二次孕育及随流孕育采用自行配制含有Sb、Ba、Ca等多种元素的复合孕育剂,冲入法进行球化及孕育处理。

生产结果显示:从浇注的Y型试块及铸，检测得到的铸学均符合技术要求，随后进行了批生产，试棒结果:球化等1~3，墨6~7,+铁素，中，珠光体体积分数50%~70%,抗拉强度700-750MPa，伸长率10%~13.5%，硬度220-250HB。

关键词:球墨铸铁；；中图分类号:TG255文献标志码:B文章编号：1003-8345(2020)06-0011-03D0I:10.3969/j.issn.1003-8345.2020.06.003Development of As-cast QT700-10Nodular IronZHANG Jun,WEN Hong,ZHENG Yan-biao,Qi Ji(Hubei Mechanical and Electrical Research and Design Institute Co.,Ltd.,Wuhan430070,China)Abstract:The production process of QT700-10nodular iron was introduced:using0.5t medium frequency furnace to conduct melting,using FeSiMg8RE3nodularizing alloy,choosing75SiFe for ladle inoculation,for secondary inoculation and stream inoculation using self-made composite inoculants containing multiple elements including Sb,Ba,Ca,adopting pour-over processto conduct nodularization and inoculation treatment.The production results showed:by sampling from Y-type test block andfrom casting body,detected metallographic structure and mechanical properties met technical requirements.Subsequently,small batch production was carried out,the inspection results of casting body test bar were as following:nodularizing gradewas of1-3grade,graphite size was of6-7grade,the matrix structure was of pearlite+ferrite,and the volume fraction of pearlitewas of50%-70%,tensile strength was of700-750MPa,elongation was of10%-13.5%,hardness was of220-250HB.Key words:nodular iron;high strength;high toughness中制2025化政策要求，、球墨铸铁的合要求GF公司、公司等采用、、等的铸球墨铸铁生产高,技术处,的低端球墨铸铁为主c1d,公司了收稿日期:2020-06-11修订日期:2020-11-28作者简介：张军（1979—）,男，安徽阜+人，硕士，/0工程3,主要从事ADI、铸态/强度、耐疲劳球墨铸铁和耐磨铸铁材料的研I及管理工作。

球墨铸铁700-10生产技术工艺关注我们请点这里铸造工业网7月10日近年有关高强度、高伸长率球墨铸铁的研究与生产技术开发受到相关研究机构的关注。

通过采用合理的成分设计、铁液净化、多元素合金固溶强化、晶粒细化等一系列生产工艺措施，探讨了铸态QT700-10工艺开发的可行性。

随着汽车工业的进步，商用车、重卡朝着重载、高速、低耗、低成本及良好的舒适性等方向发展，汽车底盘支架、托臂梁等零部件对高强度、高伸长率材料的综合性能要求也越来越高。

就材料的综合性能和成本而言，高强度、高伸长率球墨铸铁备受青睐，目前国家标准中关于球墨铸铁的要求，一般是低强度高伸长率或是高强度低伸长率，对于那些不仅要求高强度、还要求高韧性、高疲劳性能等的铸件，传统国标的球墨铸铁材料不能满足性能要求。

因此我公司与湖北汽车工业学院联合开展了高强度、高伸长率球墨铸铁研究工作，以满足汽车零部件轻量化需求。

1国内外球墨铸铁发展现状目前球墨铸铁的生产，都是根据GB/T 1348-2009《球墨铸铁件》标准，球墨铸铁的力学性能从QT350-22L到QT900-2共14个牌号，生产工艺己非常成熟，随着铸造企业质量控制水平的提高，绝大多数企业都能大批量稳定地生产。

然而，国内对高强度、高伸长率球墨铸铁技术研究与应用的报道并不多。

通过对国外球墨铸铁技术检索发现，SiboDur球墨铸铁是GF公司最新研发的铸态高强度高韧性球墨铸铁，对其化学成分及性能进行解读，SiboDur球墨铸铁形成了SiboDur450-17、SiboDur550-12、SiboDur700-10、SiboDur800-5系列，力学性能指标在传统球墨铸铁力学性指标中分布见图1 。

SiboDur球墨铸铁以Si和B作为合金化元素，其综合力学性能远远高于传统珠光体-铁素体球铁，适合制造承受冲击的铸件，广泛应用国外汽车行业。

2化学成分对球铁性能的影响2.1化学成分与金相组织SiboDur球墨铸铁是以Si和B作为合金化元素，实现铸态球铁高强度、高韧性综合力学性能，据此我们设计铸态QT700-10的主要化学成分见表1。

南京钢铁联合有限责任公司技术标准炼铁新厂工艺技术规程（试行）高炉系统高炉铸铁修罐工岗位目录1.铸铁机工艺流程及罐修库平面布置 (3)1.1铸铁机的工艺流程 (3)1.2修罐库的平面布置 (3)2.主要设备与性能 (4)2.1铸铁机(1台)及其技术性能 (4)2.2 机后绞车 (6)2.3电动双梁桥式起重机 (6)2.4电动双梁桥式起重机 (6)3.铸造生铁块的质量要求 (6)4.铸铁机的操作 (6)4.1 日常维护性操作规定 (6)4.2 铸铁操作程序 (7)5.事故处理与设备维护 (8)5.1链带脱位..... . (8)5.2更换铸模..... . (9)5.3更换链板..... . (9)6.铁水罐修罐的技术要求 (10)6.1铁水罐砌砖图 (10)6.2砖量表（一个铁水罐） (10)7.修罐用耐材质量与存放要求 (11)8.铁水罐砌筑、使用与维护 (12)8.1砌筑泥浆配制 (12)8.2铁水罐的砌筑 (12)8.3铁水罐烘烤 (13)8.4铁水罐的维护 (13)8.5铁水罐的维修 (15)8.6修罐工岗位职责 (15)搅拌泵2.2kw，喷浆泵4.5×2kw重量：2.265t/套数量：1套2.2 机后绞车移动速度0.25m/s，电机功率22kw重量：2.137t/台数量：2台2.3电动双梁桥式起重机起重量100/20t。

跨度26m,。

起升高度15m。

总电容量162kw。

主钩起升速度4.62m/min,副钩起升速度7.3m/min，小车速度43m/min。

大车速度67.5m/min。

2.4电动双梁桥式起重机起重量5t。

跨度5m,。

起升高度6m。

总电容量10.7kw。

起升速度8m/min，,运行速度20m/min。

3.铸造生铁块的质量要求（待补充铸铁标准）1）铁块大小均匀；2）表面清洁、平整；3）无孔洞，无夹渣。

4.铸铁机的操作4.1 日常维护性操作规定铸铁机是炼铁生产中作业率最低的大型成套设备，必须具备“养兵千日，用兵一时”的完好维护状态，确保需要铸铁时其作业率能达到100％的要求。

第十章铸造习题解答10-1 试述铸造生产的特点，并举例说明其应用情况。

答：铸造生产的特点有：①铸造能生产形状复杂，特别是内腔复杂的毛坯。

例如机床床身、内燃机缸体和缸盖、涡轮叫叶片、阀体等。

②铸造的适应性广。

铸造既可用于单件生产，也可用于成批或大量生产；铸件的轮廓尺寸可从几毫米至几十米，重量可从几克到几百吨；工业中常用的金属材料都可用铸造方法成形。

③铸造成本低。

铸造所用的原材料来源广泛，价格低廉，还可利用废旧的金属材料，一般不需要价格昂贵的设备。

④铸件的力学性能不及锻件，一般不宜用作承受较大交变、冲击载荷的零件。

⑤铸件的质量不稳定，易出现废品。

⑥铸造生产的环境条件差等。

10-2 型砂由哪些材料组成？试述型砂的主要性能及其对铸件质量的影响。

答：型砂由原砂、粘结剂和附加物组成。

型砂的主要性能有：①耐火度。

型砂的耐火度好，铸件不易产生粘砂缺陷。

②强度。

若强度不足，铸件易产生形状和砂眼等缺陷。

③透气性。

透气性差，浇注时产生的气体不易排出，会使铸件产生气孔缺陷。

④可塑性。

可塑性好，造型时能准确地复制出模样的轮廓，铸件质量好。

⑤退让性。

退让性不好，易使铸件收缩时受阻而产生内应力，引起铸件变形和开裂。

10-3 试列表分析比较整模造型、分模造型、挖砂造型、活块造型和刮板造型的特点和应用情况。

答：列表进行比较：10-4 试结合一个实际零件用示意图说明其手工造型方法和过程。

答：以双联齿轮毛坯手工造型为例，手工造型过程如下：①造下砂型——②造上砂型——③开外浇口、扎通气孔——④起出模样——⑤合型——⑥浇注铁水——⑦带浇口铸件。

10-5 典型浇注系统由哪几个部分组成？各部分有何作用？答：典型浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。

浇口杯的作用是将来自浇包的金属引入直浇道，缓和冲击分离熔渣。

直浇道为一圆锥形垂直通道，其高度使金属液产生一定的静压力，以控制金属液流入铸型的速度和提高充型能力。

横浇道分配金属液进入内浇道，并起挡渣的作用，它的断面一般为梯形，并设在内浇道之上，使得上浮的熔渣不致流入型腔。

10章铸铁1、C 灰口铸铁的含碳量一般为_____。

A．<2．11％B．>2．11％C．2．5％一4．0％D．3．5％一5．5％2、B 灰铸铁中的碳的存在形式主要是_____。

A．渗碳体B．石墨C．溶于铁素体中D．溶于奥氏体中3、C 灰口铸铁具有良好的铸造性、消振性、耐磨性等，主要是由于组织中存在_____。

A．铁素体B．珠光体C．石墨D．渗碳体4、C 关于石墨相铸铁的叙述，不正确的是_____。

A．抗压不抗拉B．消振能力是钢的10倍C．良好的铸造与锻造工艺性D．良好的切削加工性5、D 用灰口铸铁生产气缸体，主要是利用其_____。

A．耐磨性B．减磨性C．切削加工性D．流动性6、B下列材料中属于孕育铸铁的是_____。

A．HT200 B．HT300 C．KTH300-06 D．HT l007、B 灰口铸铁实质上是在_____的基体上分布着片状石墨。

A．铁B．钢C．铁碳合金 D ．Fe3C8、D 下列材料中属于珠光体基体的灰口铸铁是_____。

A．HTl00 B．HT150 C．HT200 D．HT3009、B 孕育铸铁是灰口铸铁经孕育处理后，使_____，从而提高灰口铸铁的机械性能。

A．基体组织改变B．使石墨片细小C．晶粒细化D．使石墨片粗大10、D 关于孕育铸铁，不正确的叙述是_____。

A．机械性能比灰口铸铁提高B．石墨由细片状变为粗大蠕虫状C．具有减摩、吸振性能D．良好的铸造性和切削加工性能11、B 相同基体的可锻铸铁与和灰口铸铁相比，机械性能指标高的是_____。

A．强度和硬度B．刚度和塑性C．塑性和韧性D．强度和韧性12、C 可锻铸铁，在钢的基体上分布的石墨是_____。

A．粗片状B．细片状C．团絮状D．球粒状13、B 白心可锻铸铁的基体为_____。

A．铁索体B．铁素体+珠光体+渗碳体C．珠光体D．珠光体+渗碳体14、B 可锻铸铁牌号中的数字表示_____。

A．σs-σb B．σb-δ C．σ0.2-σb D．σs-δ15、B 球墨铸铁的机械性能接近甚至超过某些_____。