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1 球墨铸铁铸态组织 1

1.1 铁碳硅合金相图 1

1.2 铸铁中的石墨晶体结构 2

1.2.1 球状石墨晶体的结晶核心 3

1.2.2 石墨晶体在晶体缺陷上生长 4

1.2.3 球状石墨晶体结构 6

1.2.4 球状石墨晶体的生长 6

1.3 球状石墨中的元素分布 8

1.4 球墨铸铁铸态组织的形成 8

1.4.1 球状石墨在铁水中析出 9

1.4.2 初生渗碳体析出 10

1.4.3 初生奥氏体析出 10

1.4.4 铁碳合金共晶转变 11

1.4.5 稳定系共晶转变和亚稳系共晶转变 12

1.4.6 二次渗碳体 16

1.4.7 磷共晶 17

1.5 固态相变 18

1.5.1 先共析铁素体析出 19

1.5.2 共析转变与共析组织 20

1.5.3 铁素体球墨铸铁 20

1.5.4 珠光体球墨铸铁 22

1.6 球墨铸铁的冷却曲线 23

参考文献 24

2 球墨铸铁化学成分 25

2.1 常存元素 25

2.1.1 碳和硅 25

2.1.2 锰 30

2.1.3 磷 32

2.1.4 硫 32

2.2 合金元素 33

2.2.1 铜 33

2.2.2 镍 34

2.2.3 硅 36

2.2.4 钼 36

2.2.5 铬 37

2.2.6 钒 38

2.3 微量元素 39

2.3.1 锡 39

2.3.2 锑 40

2.3.3 铅 41

2.3.4 铋 41

2.4 气体元素 41

2.4.1 氧 42

2.4.2 氮 42

2.4.3 氢 44

2.5 凝固过程中的元素偏析 44

2.6 一般球墨铸铁件的化学成分范围 45

参考文献 45

3 球墨铸铁力学性能与物理性质 47

3.1 力学性能 47

3.1.1 拉伸性能 47

3.1.2 球墨铸铁的拉伸断裂 47

3.1.3 球墨铸铁的拉伸强度 50

3.1.4 硬度 52

3.1.5 弹性模量 54

3.1.6 扭转、剪切、弯曲强度 55

3.1.7 压缩强度 55

3.1.8 冲击韧度 55

3.1.9 疲劳极限 57

3.1.10 断裂韧度 60

3.1.11 抗热疲劳强度 62

3.1.12 高温力学性能 62

3.1.13 蠕变与持久强度 64

3.1.14 高硅铁素体耐热球墨铸铁 65

3.1.15 低温力学性能 67

3.2 球墨铸铁物理性质 68

3.2.1 密度 68

3.2.2 热导率 69

3.2.3 线膨胀系数 70

3.2.4 比热容 71

3.2.5 熔化潜热 71

3.2.6 铁水表面张力 72

3.2.7 铁水黏度 72

3.2.8 电阻率 72

3.2.9 磁性质 73

参考文献 73

4 熔炼 74

4.1 感应炉熔炼 74

4.1.1 感应炉坩埚 75

4.1.2 炉料 76

4.1.3 加料与熔化 78

4.1.4 感应炉坩埚损伤与维修 78

4.1.5 熔炼中常存元素含量的变化 80

4.1.6 铁水中加入的合金料 82

4.1.7 铁水炉前检验 83

4.1.8 感应炉熔炼电耗 84

4.1.9 感应炉熔制合成球墨铸铁 85

4.2 冲天炉熔炼 86

4.2.1 铁水成分在冲天炉熔化过程中的变化 87

4.2.2 合金元素的烧损 89

4.2.3 炉渣控制 89

4.3 双联熔炼 90

参考文献 91

5 球化处理 92

5.1 球化元素 92

5.2 常用的球化合金 94

5.2.1 硅铁镁合金 95

5.2.2 稀土硅铁镁合金 96

5.2.3 稀土硅钙镁合金 97

5.2.4 稀土硅钙合金压块 97

5.2.5 镁-铁粉压块 98

5.2.6 铜镁合金和镍镁合金 98

5.3 球化处理 99

5.3.1 冲入法 99

5.3.2 压力加镁法 101

5.3.3 镁丝法 103

5.3.4 转包处理法（G.F.法） 104

5.3.5 喷吹处理法 105

5.3.6 镁焦法 105

5.3.7 型内球化处理法 106

5.3.8 液流处理法 112

5.4 球化处理前后铁水温度和成分的变化 113

5.5 球化衰退现象 113

5.5.1 炉前处理后铁水停留时间的影响 113

5.5.2 铁水原始含硫量的影响 114

5.5.3 充型完成前铁水温度的影响 115

5.5.4 铁水与空气接触的影响 115

5.5.5 球化剂的影响 115

5.6 球化剂加入量 116

5.7 高硫铁水球化处理 117

5.8 石墨球化质量评定 117

参考文献 119

6 孕育处理 120

6.1 常用孕育剂 120

6.1.1 钡硅铁 121

6.1.2 锶硅铁 121

6.1.3 锆硅铁 122

6.1.4 铋硅铁 122

6.1.5 稀土钙硅铁 124

6.1.6 碳硅钙合金 125

6.1.7 稀土硅铁 125

6.2 孕育处理的基本工艺 126

6.2.1 炉前孕育 126

6.2.2 倒包孕育 126

6.2.3 型内孕育 126

6.2.4 浇包随流孕育 127

6.2.5 喂入孕育 127

6.3 孕育衰退现象 128

6.4 影响孕育效果的一些因素 128

6.4.1 炉料和熔炼方法 128

6.4.2 铁水温度 129

6.4.3 孕育剂加入量和颗粒尺寸 129

6.5 孕育处理效果评定 130

参考文献 131

7 铸件浇注与补缩 132

7.1 球墨铸铁件的浇注系统 132

7.1.1 浇注系统结构 132

7.1.2 内浇口进入铸件型腔位置的选择 135

7.1.3 利用浇注系统阻挡熔渣 135

7.2 球墨铸铁件凝固过程中的体积变化 137

7.2.1 过共晶、共晶、亚共晶转变过程中铸件的体积变化 137

7.2.2 球墨铸铁件产生缩孔、缩松的影响因素 139

7.3 铸件补缩 142

7.3.1 铸件模数 142

7.3.2 冒口尺寸 143

7.3.3 铸件自补缩 145

7.3.4 控制压力冒口 147

7.3.5 多热节铸件的补缩 149

参考文献 149

8 热处理 150

8.1 球墨铸铁热处理的特点 150

8.2 球墨铸铁在加热过程中的组织转变 151

8.3 球墨铸铁在冷却过程中的组织转变 152

8.4 消减内应力处理 153

8.5 石墨化退火 154

8.6 正火 155

8.7 淬火与回火 156

8.8 铁素体球墨铸铁的回火脆性 158

8.9 球墨铸铁件的表面强化 160

8.9.1 表面淬火强化 160

8.9.2 机械强化 160

8.9.3 渗层强化 161

参考文献 161

9 等温淬火球墨铸铁 162

9.1 高碳奥氏体＋针状铁素体球墨铸铁组织的形成 163

9.2 铸件化学成分 165

9.2.1 常存元素 165

9.2.2 合金元素 166

9.3 奥氏体化 167

9.4 等温处理 168

9.4.1 等温处理温度 168

9.4.2 等温处理时间 171

9.5 成分偏析对等温淬火铸件的影响 172

9.6 高碳奥氏体＋针状铁素体球墨铸铁力学性能 173

9.7 铸件质量检验 174

9.8 高碳奥氏体＋针状铁素体球墨铸铁件的几项工艺改进 174

9.8.1 预处理 174

9.8.2 分段等温处理 174

9.8.3 等温处理＋回火 175

9.9 高碳奥氏体＋针状铁素体球墨铸铁的应用 175

参考文献 175

10 奥氏体球墨铸铁 176

10.1 高镍奥氏体球墨铸铁化学成分 176

10.1.1 镍 177

10.1.2 碳 178

10.1.3 硅 179

10.1.4 锰 180

10.1.5 铬 180

10.1.6 铌 181

10.2 力学性能 181

10.2.1 高温力学性能 182

10.2.2 低温力学性能 183

10.3 抗腐蚀能力 183

10.4 物理性质 184

10.4.1 热膨胀系数 184

10.4.2 磁性质 185

10.5 高镍奥氏体球墨铸铁显微组织 185

10.6 高镍奥氏体球墨铸铁件生产 186

10.6.1 铸造工艺性 186

10.6.2 炉料熔化 187

10.6.3 球化及孕育处理 187

10.6.4 铸件热处理 189

参考文献 189

11 薄壁和厚壁球墨铸铁件 190

11.1 薄壁球墨铸铁件 190

11.2 避免薄壁铸件出现白口 190

11.2.1 铸件碳当量 190

11.2.2 铁水孕育处理 193

11.3 提高铁水流动性 194

11.4 壁厚误差 195

11.5 改善力学性能 196

11.6 薄壁球墨铸铁件的铸造 196

11.7 厚壁球墨铸铁件 197

11.8 厚壁球墨铸铁件组织特点 197

11.9 厚壁球墨铸铁件化学成分 197

11.9.1 常存元素 197

11.9.2 微量元素 198

11.10 孕育处理 200

11.11 厚壁件铸造工艺 200

参考文献 202

12 异态石墨和铸造缺陷 203

12.1 异态石墨 203

12.1.1 碎块石墨 204

12.1.2 蠕虫石墨 206

12.1.3 花形石墨 207

12.1.4 球片石墨 207

12.1.5 片状石墨和刺状石墨 208

12.2 球状石墨异常分布 209

12.2.1 石墨球呈线状排列 209

12.2.2 尺寸差别大的石墨球共同存在 210

12.3 常见铸造缺陷 210

12.3.1 皮下气孔 210

12.3.2 缩孔、缩松 211

12.3.3 球化不良 211

12.3.4 石墨漂浮 211

12.3.5 黑渣（硅酸镁渣） 215

12.3.6 夹杂物 218

12.3.7 反白口现象 220

参考文献 220