【正文】 年5月7日發(fā)表了一篇論文。該論文指出，可以通過先在鐵水中加入鎂，之后用硅鐵作為孕育劑，對(duì)鐵水進(jìn)行孕育處理。他們將鎳鎂合金加入到鐵液中的這一研究成果，在那時(shí)是一項(xiàng)技術(shù)上的重大突破，也正是由于這一重大進(jìn)展，使大規(guī)模生產(chǎn)球墨鑄鐵成為了可能[9]。此后，球墨鑄鐵無(wú)論是在制造、應(yīng)用或是在研究方面，都進(jìn)入了快速發(fā)展的階段。 鎳硬鑄鐵化學(xué)成分含量表成分含量（%）CSiMnNiCr（2）國(guó)內(nèi)發(fā)展概況[10]相比于其他國(guó)家，我國(guó)在球墨鑄鐵領(lǐng)域的研究歷史基本與世界發(fā)達(dá)國(guó)家同步，研究成果也處于世界較高水平，為球墨鑄鐵的研究、發(fā)展和應(yīng)用做出了巨大貢獻(xiàn)。當(dāng)前，我國(guó)也是球墨鑄鐵生產(chǎn)大國(guó)，從2004年起我國(guó)球墨鑄鐵的年產(chǎn)量就已超過500萬(wàn)噸，位居世界第一。在1948年初，王遵明教授就進(jìn)行了球墨鑄鐵的研究，并在1950成功開發(fā)了現(xiàn)代球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝之一的銅鎂合金沖入法[11]。在上世紀(jì)50年代后期，陳希圣教授在球墨鑄鐵研究方面進(jìn)行了具有國(guó)際水平的研究工作，并提出了“稀土鎂球墨鑄鐵的基本理論，基本技術(shù)研究項(xiàng)目”。之后以陳希圣教授為代表的一批學(xué)者分別開展了石墨形貌、球化理論和球墨鑄鐵性能這一系列的深入研究。上世紀(jì)六十年代，我國(guó)的眾多科研人員在經(jīng)過了大量的試驗(yàn)研究后，最終在1964年宣布成功研制了稀土鎂球墨鑄鐵，這一發(fā)明大大改善了我國(guó)的球墨鑄鐵質(zhì)量問題，也帶動(dòng)了我國(guó)球墨鑄鐵的發(fā)展。經(jīng)過數(shù)十年的不斷研究，我國(guó)通過對(duì)球墨鑄鐵的鑄造、熱處理工藝、基礎(chǔ)冶金學(xué)、動(dòng)靜態(tài)力學(xué)性能及其影響因素、使用性能及應(yīng)用范圍等做了大量工作，并取得卓越的成績(jī)，使我國(guó)球墨鑄鐵在生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域飛速發(fā)展。當(dāng)前，隨著能源工業(yè)、汽車行業(yè)、機(jī)床工業(yè)、航空航天、石化工業(yè)、海洋工程和核能工業(yè)等行業(yè)的繼續(xù)發(fā)展，對(duì)于球墨鑄鐵鑄件的性能要求將不斷提高，同時(shí)為了滿足這些各領(lǐng)域的要求，我國(guó)球墨鑄鐵在的研究也將會(huì)進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。 球墨鑄鐵的分類根據(jù)球墨鑄鐵的基體組織，可將其分為四大類[12]：鐵素體球墨鑄鐵、珠光體球墨鑄鐵、混合基球墨鑄鐵和等溫淬火球墨鑄鐵。 鐵素體球墨鑄鐵金相組織圖 珠光體球墨鑄鐵金相組織 混合基體球墨鑄鐵的金相組織。，鐵素體球墨鑄鐵的產(chǎn)量約占國(guó)內(nèi)球墨鑄鐵總產(chǎn)量的59%，混合基體球墨鑄鐵約占總產(chǎn)量的19%，珠光體球墨鑄鐵產(chǎn)量約占總量的16%，等溫淬火球墨鑄鐵占約6%。 2006年國(guó)內(nèi)球墨鑄鐵年產(chǎn)率（1） 珠光體球墨鑄鐵：珠光體的含量不低于90%的一種球墨鑄鐵?？赏ㄟ^正火處理獲得，擁有較高的硬度，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度在鑄鐵中球墨鑄鐵中首屈一指，缺點(diǎn)是伸長(zhǎng)率較低。多應(yīng)用在柴油機(jī)曲軸、連桿等部件的制造中[13]。（2）鐵素體球墨鑄鐵：基體組織中以鐵素體為主，珠光體含量一般在10%以內(nèi)，的球墨鑄鐵被稱為鐵素體球墨鑄鐵。可通過退貨處理獲得，擁有較高的塑性和沖擊韌性，不過強(qiáng)度較低。一些受力較大而又要求耐沖擊的零件上應(yīng)用較多，比如汽車底盤、農(nóng)機(jī)部件。（3）混合基體型球墨鑄鐵：以珠光體和鐵素體的混合組織作為基體的球墨鑄鐵。雖然在強(qiáng)度上低于珠光體球墨鑄鐵，延伸率上低于鐵素體球墨鑄鐵，但混合基體球墨鑄鐵有較好的強(qiáng)度和初性的配和，能克服鐵素體球墨鑄鐵硬度不足，珠光體球墨鑄鐵延伸率太低的缺點(diǎn)。（4）等溫淬火球墨鑄鐵：以下貝氏體為主的球墨鑄鐵，將鑄件加熱到840900 ℃，使基體轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體，再將奧氏體淬入250350 ℃的鹽浴中進(jìn)行等溫，最后取出空冷。擁有不錯(cuò)的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率，吸震性好。 球墨鑄鐵的基體組織[14]球墨鑄鐵的性能與其組織緊密相關(guān)。這些組織因素可以分為三方面：⑴石墨球的數(shù)量、大小、形態(tài)和分布；⑵基體組織如鐵素體、珠光體、馬氏體和貝氏體等的數(shù)量、大小、形態(tài)和分布；⑶滲碳體與磷共晶的數(shù)量、大小、形態(tài)和分布。球墨鑄鐵的組織為金屬基體和分布其中的球狀石墨，其中石墨球的體積一般約占全部體積的10%左右。因?yàn)槭膹?qiáng)度、塑形和韌性基本為零，對(duì)于鑄鐵的力學(xué)性能來說，石墨相當(dāng)于基體組織中的孔隙，因而石墨對(duì)基體具有一定的割裂作用。顯然，當(dāng)石墨為球形時(shí)，應(yīng)力集中效應(yīng)最弱，對(duì)基體的割裂作用也最不明顯，因此球墨鑄鐵的機(jī)械性能與灰鑄鐵相比有很大的優(yōu)勢(shì)。石墨的外廓接近球形，借助掃描電子顯微鏡、深腐燭、熱氧腐燭、離子侵蝕等技術(shù)手段，對(duì)球狀石墨的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察分析，可以發(fā)現(xiàn)，石墨球體并非光潔的表面，在表面上可以看到一些凸起和凹槽。 常用球墨鑄鐵的牌號(hào)其主要基體組織和機(jī)械性能牌號(hào)主要基體組織屈服強(qiáng)度（MPa）≧抗拉強(qiáng)度（MPa）≧布氏硬度（HBW）伸長(zhǎng)率（%）≧QT35022L鐵素體220350≦16022QT35022R鐵素體220350≦16022QT35022鐵素體220350≦16022QT40018L鐵素體24040012017518QT40018R鐵素體25040012017518QT40018鐵素體25040012017518QT40015鐵素體25040012018015QT45010鐵素體30045016021010QT5007鐵素體+珠光體3205001702307QT5005鐵素體+珠光體3505501802505QT6003珠光體+鐵素體3706001902703QT7002珠光體4207002253052 球狀石墨形貌一般情況下，球墨鑄鐵的常規(guī)基體組織為鐵素體+珠光體的混合組織，很少為單一的基體組織形態(tài)。若想獲得單一的球墨鑄鐵鑄態(tài)組織，并獲得組織單一的鑄件，可以通過控制工藝條件，比如加入某些合金組織、熱處理等方式，以達(dá)到改變各組織間含量比的目[15]。球墨鑄鐵中的鐵素體可分為不同的兩種形態(tài)，環(huán)狀鐵素體和塊或網(wǎng)狀鐵素體。，其中環(huán)狀鐵素體是由于在凝固過程中，球狀石墨周圍由于擴(kuò)散作用，碳元素吸附在石墨球表面形成低碳區(qū)，從而形成環(huán)繞石墨球的鐵素體，也就是俗稱的“牛眼”，而塊或網(wǎng)狀的鐵素體分布在珠光團(tuán)中間。 鐵素體組織金相照片在實(shí)際生產(chǎn)條件下，由于極低的碳當(dāng)量、孕育不充分或其他影響因素，基體組織中會(huì)有共晶滲碳體出現(xiàn)。在不同的過冷度下，鐵水連續(xù)地分別進(jìn)行亞穩(wěn)定和穩(wěn)定共晶反應(yīng)形成滲碳體與石墨和珠光體共存的組織。這些組織以條塊狀、魚骨狀等各種形態(tài)存在。球墨鑄鐵中微量合金元素的存在，使得鑄件中的鐵素體、珠光體等組織發(fā)生改變。 球墨鑄鐵的機(jī)械性能球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)1500 MPa以上，伸長(zhǎng)率從1%到20%不等，屈服強(qiáng)度最高為600 MPa、抗壓強(qiáng)度能達(dá)到1400 MPa。，球墨鑄鐵的強(qiáng)度與普通的灰鑄鐵相比更加優(yōu)秀。它的吸震性、耐磨性不但都優(yōu)于碳鋼，甚至還優(yōu)于一些合金鋼。球墨鑄鐵的靜載荷性能雖然低于碳鋼但也相差極小，缺口敏感性更是低于鋼[9]。 球墨鑄鐵與其他鋼鐵材料機(jī)械性能的對(duì)比材料種類抗拉強(qiáng)度（MPa）屈服強(qiáng)度（MPa）抗壓強(qiáng)度（MPa）彎曲疲勞（MPa）彎曲沖擊值（MPa）延伸率（%）硬度（HB）鑄態(tài)球鐵500160040060085012502503003516220280退火球鐵40055035045015020055824140180灰鐵（片狀石墨）2209001000501005180高級(jí)鑄鐵（細(xì)片狀石墨）30045010001400515225可鍛鑄鐵（團(tuán)絮狀石墨）37060019031035060014020050170210110150鑄鋼（正火）380600180280350550130150400200820140170結(jié)構(gòu)鋼（）52064034038060030032050200182214017040Cr85011006507003403808013082024029018CrMoTi10001200800950550801501017310350從耐磨性上來說，球墨鑄鐵是一種良好的耐磨和減磨材料。由于金相組織中含有較多的球狀石墨，使它的耐磨性優(yōu)于同樣基體的灰鑄鐵、碳鋼以及低合金鋼。石墨本身就是一種良好的潤(rùn)滑劑，受到摩擦?xí)r，石墨會(huì)從基體上滑落，減小摩擦力，起到了良好的潤(rùn)滑作用，因此大大減輕了材料的磨損。同時(shí)，石墨脫落掉后，形成微觀小凹坑，儲(chǔ)存了足夠的潤(rùn)滑油，也大大減輕了材料的磨損[1617]。球墨鑄鐵優(yōu)良的耐磨性使其適合用來制造對(duì)耐磨性要求較高的鑄件，如一些小功率內(nèi)燃機(jī)的曲軸、齒輪等，相比于用45號(hào)正火鍛鋼制造的鑄件，用球墨鑄鐵制造的在耐磨性下強(qiáng)上許多；用球墨鑄鐵代替空壓機(jī)內(nèi)的鋁合金，兩者的使用壽命基本相同，但價(jià)格卻下降很多，存在很明顯的經(jīng)濟(jì)效益。球墨鑄鐵具備良好的抗氧化性，而球墨鑄鐵抗氧化性的優(yōu)良主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是化學(xué)成分，二是石墨形態(tài)。從化學(xué)成分上說，球墨鑄鐵的抗氧化性于影響氧化性的合金元素息息相關(guān)，因?yàn)椴煌暮辖鹪貨Q定了次氧化層的成分與結(jié)構(gòu)。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，可以通過增加硅含量和鉻含量提高球墨鑄鐵的抗氧化性能，因?yàn)楣韬豌t可以形成連續(xù)致密的氧化膜覆蓋在材料的表面。由于石墨的存在，鑄鐵的氧化過程同鋼相比是一個(gè)更加復(fù)雜的過程。石墨形態(tài)對(duì)鑄鐵抗氧化性有一定的影響，而且不同形態(tài)的石墨，導(dǎo)致發(fā)生氧化時(shí)的過程也不同。與灰鑄鐵中石墨為層片狀不同，球墨鑄鐵中的石墨是分散開的，氧在高溫下易發(fā)生擴(kuò)散，而分散開的石墨會(huì)阻止這一過程，因此球墨鑄鐵的抗氧化性將優(yōu)于灰鑄鐵[1819]。 球墨鑄鐵表面改性（1）激光表面熔凝處理激光表面熔凝處理是以高能激光束在材料表面連續(xù)掃描，使表面快速熔化，同時(shí)組織很高的溫度梯度下，使熔池快速冷卻、凝固，從而使材料表面產(chǎn)生一種具有特殊結(jié)構(gòu)的涂層。該涂層既能增強(qiáng)材料表面的機(jī)械性能，對(duì)材料本身的性能又不會(huì)造成影響，而且對(duì)于尺寸不大、擁有特殊幾何形狀零件，如果使用其它的涂層方式，很容易對(duì)零件的尺寸形狀造成影響，然而采用激光表明熔凝處理技術(shù)對(duì)零件幾乎不會(huì)有尺寸上的變化，這一些列優(yōu)點(diǎn)使得激光表面熔凝技術(shù)相比傳統(tǒng)的涂層加工技術(shù)擁有更大的優(yōu)勢(shì)[25]。例如對(duì)球墨鑄鐵表面進(jìn)行激光熔凝處理，可以在球墨鑄鐵表面得到一層具有高硬度，高耐磨性的涂層，同時(shí)使球墨鑄鐵保持原有的韌性[20]。（2）激光相變硬化激光相變硬化基本原理使通過高能激光束照射到材料表面，表層材料會(huì)受到激光輻射的作用，將輻射能轉(zhuǎn)換成熱能，溫度快速升高，達(dá)到到奧氏體相變點(diǎn)溫度以上、但不超過熔點(diǎn)的溫度，當(dāng)激光束移開后，由于材料內(nèi)部