球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨的铸铁，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求比较高的零件。球墨铸铁已快速地发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。按基体的不同球墨铸铁主要可大致分为铁素体球墨铸铁、铁素体-珠光体球墨铸铁、珠光体球墨铸铁、奥氏体等温淬火球墨铸铁以及其他基体组织的球墨铸铁[1]。

  （1）选择强效孕育剂。在以铁硅为基的孕育剂中最好含少量的Al、Ca、Ce、Sr、Ba等元素。

  （3）改善处理方法。尽量缩短孕育至凝固的时间,因为所有孕育剂的孕育效果都在刚加入瞬间为最大，之后立即发生衰退，不存在衰退的酝酿期。能缩短孕育至凝固时间的孕育方法有:二次、瞬时、随流、浇口杯、浇道、型内孕育等，其中，以型内孕育的时间为最短[4]。

  硅铁是最常用的孕育剂，使用75%或85%硅铁孕育，可明显地增加石墨球数。同时含有少量铝和钙的硅铁孕育效果最好。这是因为MgAl硅酸盐夹杂可作为球墨的形核核心，MgCa硫化物夹杂在球墨的多相形核中起重要作用。

  球铁生产的全部过程中，含2%Ca的低铝硅铁孕育效果最好。当含钙量超过2%时，孕育效果减弱。硅铁中铝的最佳量为0.4%-1.0%。

  2孕育处理：众所周知孕育的作用很重要，孕育将增加石墨球数数，提高球化率。当孕育剂加入量增加时，石墨球数增多。孕育后铁水的保持时间是很重要的参数,当保持时间延长时,石墨球数减少。后孕育和型内孕育减弱了衰退倾向。因此,孕育后铁水瞬间浇注可产生较高的石墨球数[3]。

  3铁水保持时间和浇注温度：浇注温度高，形成的球墨直径大，数量少。另外，如果较低的浇注温度是由于铁水保持时间长造成的，则孕育效果减弱，石墨球数同样减少。如需较低的浇注温度，在快速使铁水降温时，可获得较多的石墨球。

  球墨铸铁的正常组织是细小圆整的石墨球加金属基体，在铸态条件下，金属基体通常是铁素体与珠光体的混合组织，由于二次结晶条件的影响，铁素体通常位于石墨球的周围，形成“牛眼”组织，通过不同的热处理手段，可很方便地调整球墨铸铁的基体组织，以满足各种服役条件的要求。值得提出的是，目前人们已能通过种种工艺手段在铸态获得铁素体或者几乎全部为珠光体基体的球墨铸铁，从而去除了由于要获得铁素体或珠光体球墨铸铁所需的退火或正火处理，使生产周期缩短，成本下降。在通常的生产条件下，由于某些化学元素的偏析以及球墨铸铁的凝固特性等原因，在共晶团的晶界处会出现一些非正常组织，如渗碳体、磷共晶等杂质相。这些非正常组织的出现及形状分布，会严重伤害球墨铸铁的优良性能，因此应该严格加以控制。

  铁素体球墨铸铁指基体以铁素体为主，其余为珠光体的球墨铸铁。其性能特点为塑性和韧性较高，强度较低。这种铸铁用来制造受力较大而又承受震动和冲击的零件，大量用于汽车底盘以及农机部件如后桥外壳等。目前国内外一些工厂用离心铸造方法大量生产的球墨铸铁管也是铁素体的，用于输送自来水及煤气，这种铸铁管能承受地基下沉以及轻微地震所造成的管道变形，而且具有比钢管高的多的耐腐蚀和抗老化性能，因而具有高度的可靠性及经济性[2]。

  球铁生产中希望获得球形圆整、分布均匀、球径较小和数量较多的石墨球。其中，石墨球数是很多变量的函数，其影响因素众多繁杂，在这里仅从以下两个方面做论述：

  1球化处理：型内球化处理的球铁与浇包处理和钟罩法处理的相比有较高的石墨球数，其形成原因为型内处理后轶水的保持时间比浇包及钟罩法处理的短,避免了球化和孕育衰退。

  随着镁加入量增加，石墨球数增加。但镁的残留量大于0.05%时，碳化物含量增加，石墨球数降低。很显然过量的镁阻碍石墨形核。一些稀土元素也能增加石墨球数。其中铈和镧等元素对石墨球数的影响较大。一般铸造生产场合，用高铈稀土合金处理的铁水石墨球数最多。另外，在铁水中加入铋也能大幅度提升石墨球数。最佳的铋的加入方法为在镁合金中溶入铋，能够获得最高的铋的回收率，包内冲入法处理球铁时，这种加入方法更为经济。铋与稀土元素复合，还能够尽可能的防止产生片状石墨。

  碳和硅是铁水中对石墨球数影响最大的两个元素，两者通常被合称为碳当量来表述。碳当量增加，石墨球数增加。碳当量水平较低时，增加的程度更大。但碳当量值较高时，石墨球数对其他工艺变量的敏感性减弱。当铸件的断面尺寸较大时，碳当量的影响变得不明显。

  硫元素在某些特定的程度上对石墨球数也有较大的影响。较高的初硫量（0.1%~0.5%）有减少碳化物的倾向，由此减少石墨球数。其根本原因为：硫在某些特定的程度上有利于石墨形核。

  （4）提高冷却速度。铸件的冷却速度显著影响孕育效果,薄壁铸件孕育后的石墨球数明显增多。提高冷速,增大过冷后,可使更多的颗粒激活作为石墨的成核剂。

  影响铸态球铁低温冲击韧性的因素很多，要得到合格的风机铸件，必须在生产中把握好以下几Biblioteka Baidu：合适的生产的基本工艺，以及合理的热处理工艺。

  珠光体球墨铸铁是以珠光体基体为主，余量为铁素体的球墨铸铁，一般可在铸态或采用正火处理获得。珠光体球墨铸铁的性能特点为强度和硬度较高，具有一定的韧性，而且有较优良的屈/强比、低的缺口敏感性和好的耐磨性。由于上述性能特点，它特别适合于制造承受重载荷及摩擦磨损的零件，典型的应用是中、小功率内燃机曲轴、齿轮等。此外，珠光体球墨铸铁还可大范围的应用于制造机床及其他机器上一些经受滑动摩擦的零件，如立式车床的主轴及镗床拉杆等。

  现在的铸造厂家大多采用冲天炉和感应炉双联生产，这能够更好的控制温度和铁水的化学成分。而不管用什么设备熔炼，其目的都是努力提高球墨铸铁的质量。