占多产 陈国香

随着汽车工业的发展和产业间竞争的加剧，对汽车铸件的综合机械性能及性价比的要求越来越高，因此高牌号铸态球墨铸铁的生产应用研究，对提升产品质量和竞争力具有十分积极的意义。

本研究从生产实际出发，通过控制铸件的化学成分，强化孕育，尤其是调整Mn元素的合金化加入量，获得铸态珠光体一铁素体混合基体高牌号球墨铸铁，在降低企业铸件生产成本的同时，显著提高铸件的产品质量，并在全顺单胎轮毂的生产现场得到验证。

1锰在球墨铸铁中作用

锰能阻碍渗碳体和铁素体的分解，在球铁中由于锰很少与硫结合，而主要起稳定珠光体和碳化物的作用，可使铸态下珠光体增加并细化。锰还可固溶于铁素体，起强化铁素体的作用。因此，在铸态高牌号球墨铸铁件的生产实践中，对锰的加入量控制显得十分重要，一般工艺上控制在0.4％～0.6％，并普遍认为过高的锰含量在球铁中偏析严重，会降低铸件的冲击韧性。本研究突破传统球铁生产中对锰加入量的局限，采用提高锰加入量，获得综合机械性能符合要求的铸态高牌号球墨铸铁。

2试验结果与分析

2.1试验结果

锰加入量的变化对球铁试样力学性能和金相组织的影响如表1所示。从表1中试样C11、C12、D11可以看出，锰量从0.48％增加到1.2％，强度从473MPa提高到738MPa，硬度从HB170增加到HB240，而延伸率从21.86％下降到5.3％。

因此在提高碳量，保证球化，加大孕育的情况下，锰量在0.7——0.9％范围可生产QT500—10、QT550-7，锰量在0.9——1.1％范围可生产QT600-5、QT700-3。

表1 Mn加入量的变化对机械性能的影响

2.2试验结果分析

铁水经球化处理，球铁中的锰主要起合金化作用，稳定和细化珠光体。锰溶于铁素体中提高了强度硬度，并降低了塑性韧性，其中F11虽然锰量较低，而强度却为695MPa,延伸率为6.9％，这可能与含碳量偏低，过冷倾向较大，珠光体量较多，铁素体较少有关。

锰同时又是碳化物形成元素，在球铁有严重偏析倾向晶界上的锰量比晶内高3-4倍，使晶界处形成珠光体，严重时形成碳化物，导致球铁的塑性韧性降低，因此对于薄壁((6mm)或厚壁(>150mm)的球铁件都应选用低锰(0.2—0.4％)的成分，而对于珠光体球铁，锰可选在(0.4—0.6％)范围或(0.6—0.8％)范围。

我们认为，在不出现晶界碳化物的基础上，在加工性能较好不出现加工硬点的条件下，提高碳量加强孕育，适当扩大锰量，对降低球铁生产成本是有利的。为此对部分阶梯试块进行了硬度测定，从表硬度值看，各阶梯面的硬度差较小((35)，最小者为含锰量为1.1％的阶梯试块，其硬度差为HB23，而对含锰量为1.2％的E12晶界和晶内的显微硬度为HV113。

3结论

(1)对Y块试样和轮毂进行硬度检测，各截面硬度差小于HB40，硬度分布均匀；硬度值低于国际相应牌号的硬度，切削加工性能良好。

(2)铸态球铁生产中，在原、辅材料质量稳定、质量好的条件下不需要过分地限制锰合金的加入量。在我们的试验条件下，锰量增加，强度、硬度有较大幅度增加，塑性值下降；但仍在国标强度对应的塑性指标范围内。

(3)合理调整生铁和废钢配比，利用电炉熔炼，可进一步提高球铁综合性能，可放宽锰加入量的限制范围。