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球墨铸铁件的质量分析与控制

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、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发

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。

但在铸造球墨铸铁件的过程中，如配料工艺等处理不当，还是会

影响球墨铸铁件的质量，严重的会造成铸件在使用过程中出现开裂，

直至报废等！一旦出现这种情况，我们可以对失效件进行了金相分析，

同时研究影响球墨铸铁件质量的金相组织有那些，造成金相组织不合

格的原因是什么，出现金相组织不合格后如何补救，生产厂如何进行

质量控制与检验？本文将对以上问题做简单分析。

一、影响球墨铸铁件性能的组织：

主要有：石墨形状、基体组织

石墨形状：球墨铸铁，顾名思义，其中最具代表性的石墨形状是

球状。球墨铸铁的质量一般是以球化率来评定的。石墨越圆整、细小、

分布越均匀，对金属基体的割裂作用和引起的应力集中就越小，球铁

性能就越好。按GB/T9441《球墨铸铁金相检验》要求，石墨形状共

分六级，三级以上合格，球化率要达到75%以上。

基体组织：球墨铸铁件基体组织依牌号不同而不同。球铁件基体

组织主要是由铁素体和珠光体组成，还包括少量渗碳体、磷共晶。铸

件中铁素体含量多、珠光体含量少，则韧性好，强度低；反之则强度

高，韧性差。我厂常用的QT400-15、QT450-10牌号是以铁素体为

主要基体的球铁，珠光体含量要控制在20%以下。渗碳体、磷共晶这

两种组织在我厂使用的球铁中是有害组织，必须控制在2%以下，否则

铸件强度、韧性都差。以下是两种基体组织的图片。

二、造成金相组织不合格的原因：球铁件金相组织不合格主要表

现在石墨球化不良、基体组织组成或形态不对这两方面。

导致石墨球化不良的主要原因：化学成分控制不好，阻碍石墨化

的元素过多；孕育、球化过程控制不好；铁水冷却过快；浇注时间过

长等。

造成基体中珠光体超标的原因：铁水浇注控制不好。

造成渗碳体超标的原因：铸件冷却过快；化学成分控制不好，如：

铁水中硅含量过低；球化剂过多；孕育处理不良；造成磷共晶超标的

原因是：P元素含量超标。

铸件组织不合格后的补救办法：如果铸件石墨球化不良或磷共晶

超标，后期是无法补救的，因此需要生产过程中有效的质量控制。如

果铸件中珠光体、渗碳体超标，还可以通过低温、高温退火等热处理

手段进行补救。

三、球铁件生产现场的过程质量控制与检验：

球铁件由于需要对铁水进行孕育、球化处理，过程质量控制非常

重要。首先要做好原材料进厂化验工作；其次要做好炉前化验，严格

成分控制；要按照铁水重量添加适量的孕育剂和球化剂；要严格控制

每包铁水的浇注时间，防止浇注到后期石墨衰退；每包铁水浇注到后

期要取样做机械性能试验或金相检验。铸铁件是以机械性能作为验收

标准的，浇注到后期取样做性能试验可以及时发现铸件是否存在孕育、

球化不良或石墨衰退等质量问题。另外，冬季是铸件质量问题高发季

节，因环境温度低会造成铁水冷却过快，产生过冷石墨或过多珠光体，

所以冬季铁水浇注后要注意铸件的保温。另外，球墨铸铁件除了做机

械性能试验或金相检验外，合格的球铁件的断口、敲击的声音也非常

有特点，有经验的检查员可以利用这两种方法对铸件质量进行初步检

验，防止出现批量不合格品。