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优质球墨铸铁件生产与质量控制

作者：黄曼曼琚子来

来源：《速读上旬》·2016年第02期

摘要：分析了各种因素对球墨铸铁件组织与性能的影响。在实际生产中，要想得到外表

完好，内部致密，使用性能合乎要求的球铁铸件，必须从原材料选择、化学成分的确定、球化

孕育、铸造工艺等各个环节进行控制。

关键词：球墨铸铁;球化;孕育;铸造;成分

球墨铸铁是在灰铸铁基础上发展起来的一种新型工程材料。由于球墨铸铁中石墨呈球状分

布，大大地降低了割裂基体的作用，故其机械性能较灰铸铁有显著的提高，还可像钢一样，通

过热处理和合金化来提高强度、塑性和韧性，从而获得耐磨、耐热、耐蚀等工程性能。因此球

墨铸铁从发明至今，发展极为迅速，被广泛应用于机械制造、交通、冶金、矿山等工业部门

中。

影响球墨铸铁生产稳定性的因素很多，要生产出高质量的球墨铸铁，必须在生产中把握好

以下几点：稳定的化学成分和铁液温度，准确的铁液量，合适的球化和孕育处理方法，以及可

靠的炉前控制。

原材料选择1

球墨铸铁所需的原材料主要有：铸造生铁、废钢、锰铁、硅铁、球化剂、孕育剂等。其

中，起关键作用的是生铁、废钢、球化剂、孕育剂。

生铁：生铁应该是高碳低硅、低磷低硫。可根据具体要求，选择本溪低锰低磷生铁或者是

山西、河北邯郸等地Q10、Q12低锰生铁。

废钢：废钢的作用是用来调整铁液中的含碳量，或者是用于废钢增碳生产球铁的主要原材

料，废钢应该采用成分稳定的无锈碳素钢，避免使用合金钢或成分不稳定的废钢。

球化剂：电炉生产时，铁液温度达到要求，铁液冶金质量好，纯净度高，应选用稀土和镁

含量较低的球化剂，一般选用含Mg7-9%，RE2-4%的球化剂，薄小件选用Mg5-7%，RE1-3%

的球化剂。

孕育剂：孕育剂的作用是消除渗碳体、提高球化率、细化石墨球、使之圆整、分布均匀、

孕育效果和孕育剂的成分有较大关系。目前，国内应用多的是FeSi75，采用含有钡、锶、钙、

铝、铋等元素组成的长效复合孕育剂，如：硅钡、硅钙、硅锶等。

化学成分确定2

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首先要确定材质属性（铁素体或珠光体）、铸件大小、铸态或热处理等情况，再确定五大

元素的具体含量，是否加入合金元素。

碳。碳是石墨之母，石墨化之本。它促进镁的吸收，有利于球化，产生多而细的石墨球。

碳能提高铁水的流动性，共晶成分的流动性最好。碳元素对残余奥氏体的稳定性具有决定性作

用。

硅。促进石墨化，消除白口，以孕育方式加入其作用更强，一是增加铁素体提高塑性，二

是固溶强化铁素体，使屈服点和硬度提高。在原铁水中要求低硅，如高强珠光体基硅=1.0-

1.5%，铁素体基

锰。在一次结晶过程中，强烈稳定渗碳体（FeC3）在共晶团边界产生偏析，使铸件韧性

下降。所以，在铁水中要求其含量偏低;铁素体基Mn

磷。磷在球墨铸铁中被认为是有害元素，应加以限制。在一些特殊铸铁中，有时会增加磷

的含量以提高硬度，增加耐磨性。

硫。硫元素是反球化元素，与镁、稀土反应生成镁和稀土的硫化物（如果不能及时上浮并

扒渣，就会形成夹渣），降低球化率。

钼。钼是球墨铸铁中常用的合金元素，其作用主要有：①提高淬透性。②阻碍珠光体的形

成，但不阻碍铁素体的形成。球墨铸铁中钼的含量不应该过高，一般控制在0.3%以下。

铜、镍。铜、镍也是球墨铸铁中常用的合金元素，其主要作用有四个：①提高铸件的淬透

性。②属于负偏析元素，能减小钼、锰等正偏析元素在晶界形成碳化物而造成强度降低造成的

影响。③推迟等温淬火热处理第二阶段的反应，有利于扩大热处理窗口。④球墨铸铁中加入

铜、镍合金能提高强度和韧性。铜的加入量不超过0.8%，镍的加入量不超过2.0%。

炉前控制3

优质的铁液是获得高质量球墨铸铁的关键，必须保证铁液足够的纯净。适用于球铁生产的

优质铁液应该是高温，低硫低磷含量和低的杂质含量（如氧及反球化元素含量等）。因此，原

材料选择要求严，一般对生铁的纯度要求高，要使用反球化元素Mg消耗量尽量低的生铁和杂

质含量少，成分可知的废钢，一般不允许加入机铁。由于球墨铸铁的球化、孕育处理过程中要

加入大量的处理剂，这时铁液的温度要降低50℃～100℃.因此为了保证浇注温度