吴家栋 陈杨珉 刘海宁 张云虎 陈湘茹 翟启杰

(先进凝固技术中心，上海大学材料科学与工程学院，上海 200444)

高强度球墨铸铁是一种重要的工程结构材料，虽然问世时间较晚，但其机械加工性能好、制造成本低，现己广泛用于制造受力复杂，强度、韧性和耐磨性要求较高的零件，如汽车后桥、齿轮、曲轴、连杆、机车车轮、滚子和磨球等[1- 4]。碳化物的存在是影响铸铁耐磨性和冲击韧性的重要因素。铌是一种强碳化物形成元素，可以有限地固溶于奥氏体中，有助于提高过冷奥氏体的稳定性和淬透性。研究表明，铸铁中加入铌可以细化晶粒，并改善力学性能[5- 6]；灰铸铁中掺入铌后，珠光体片层间距明显减小，石墨细化，抗拉强度、硬度和冲击韧性均提高[7- 10]；此外，高铬铸铁中加入铌后，其耐磨性、强度和冲击韧性均提高[11- 14]。但是铌对球墨铸铁组织和性能的影响的相关研究报道较少。本文通过热分析法测定Mn- Cu- Mo球墨铸铁的凝固冷却曲线，并结合图像分析软件对铸态组织进行定量分析，研究了铌对球墨铸铁共晶温度及铸态组织的影响，以期为球墨铸铁性能的提高提供理论依据。

1 试验材料及方法

采用铸造生铁、硅铁、锰铁、钼铁、纯铜、铌铁作原材料，根据目标化学成分(质量分数，%,下同)3.8～4.0 C，2.7～3.2 Si，2.3～2.8 Mn，0.4～0.6 Mo，0.4～0.7 Cu，0.2～0.8 Nb进行配比，采用中频感应炉中熔炼，出炉温度为1 450～1 500 ℃，浇注温度为(1 400±20) ℃。采用冲入法球化，球化剂为FeSiMg10RE7，加入量为2.0%。先将球化剂破碎成小块，放入处理包底部，然后在球化剂上覆盖孕育剂、珍珠岩集渣剂等，冲入1/2～2/3铁液，在铁液沸腾结束时再冲入剩余铁液，然后加集渣剂彻底扒渣。……