{一}、球墨鑄鐵的微觀凝固過(guò)程

　　從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，很多學(xué)者對(duì)球墨鑄鐵的微觀凝固過(guò)程提出新的認(rèn)識(shí)，包括：①亞共晶球墨鑄鐵，先析出初生奧氏體。共晶球墨鑄鐵，在非平衡凝固條件下，首先析出初生奧氏體。過(guò)共晶球墨鑄鐵則首先析出初生石墨球。②共晶結(jié)晶時(shí)，發(fā)生離異共晶。共晶奧氏體與石墨球分別單獨(dú)形核。③初生枝晶和暈圈枝晶交替生長(zhǎng)，促成石墨球周?chē)鷬W氏體殼形成。奧氏體以石墨生長(zhǎng)面為襯底形核、生長(zhǎng)，在初生石墨球周?chē)纬森h(huán)狀封閉奧氏體殼。④由于石墨漂浮、枝晶下沉及熔體對(duì)流等原因，石墨球與奧氏體發(fā)生碰撞，形成共晶晶粒?；谶@些新的認(rèn)識(shí)，可以將球墨鑄鐵的微觀凝固過(guò)程近似表述為，當(dāng)溫度下降到液相線溫度以下某一溫度時(shí)，亞共晶球墨鑄鐵有初生奧氏體枝晶、共晶和過(guò)共晶球墨鑄鐵有初生石墨球在液相中析出。共晶結(jié)晶時(shí)，共晶奧氏體與石墨球分別單獨(dú)形核。

　　石墨球在液體中自由長(zhǎng)大到一定尺寸后，在石墨球外圍形成奧氏體暈圈。同時(shí)奧氏體按枝晶狀方式生長(zhǎng)，并逐漸在枝晶旁析出石墨球。石墨球與奧氏體枝晶的碰撞與接觸形成共晶晶粒，石墨球被奧氏體包圍。碳原子通過(guò)奧氏體殼向石墨球擴(kuò)散，石墨球得到顯著長(zhǎng)大。隨著溫度降低，石墨-奧氏體共晶晶粒不斷長(zhǎng)大，游離奧氏體也會(huì)自由生長(zhǎng)。當(dāng)所有液相變成固相后，凝固結(jié)束。對(duì)球墨鑄鐵凝固過(guò)程的認(rèn)識(shí)建立在球墨鑄鐵屬于離異共晶以及熔液內(nèi)存在運(yùn)動(dòng)兩個(gè)事實(shí)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)奧氏體枝晶的單獨(dú)存在和它在凝固過(guò)程中的作用。采用著色腐蝕技術(shù)，金相顯示了球墨鑄鐵縮松區(qū)中奧氏體枝晶的組織形貌，分析了球鐵縮松的形成機(jī)制。研究表明，奧氏體枝晶對(duì)縮松缺陷的類(lèi)型及形成機(jī)制具有顯著影響?？梢?jiàn)，縮松形成于上述形成過(guò)程的第二階段，枝晶形成骨架后，凝固較早的區(qū)域?qū)嶂行牡漠惖爻槲后w流動(dòng)是球鐵縮松形成的主要原因。并且，隨冷卻速度增大，枝晶析出量增大，而石墨析出量減小，共晶前期凝固收縮增大，縮松傾向也增大。指出宏觀縮松常常出現(xiàn)在枝晶晶簇間隙，產(chǎn)生于共晶凝固前期樹(shù)枝晶骨架形成后，是異地凝固收縮造成對(duì)熱節(jié)中心(厚壁處)鐵液抽吸流動(dòng)的結(jié)果；微觀縮松是于凝固末期，晶簇間隙中的凝固收縮得不到補(bǔ)償而產(chǎn)生的微小孔洞；枝晶數(shù)量增多，形態(tài)趨于發(fā)達(dá)，液態(tài)金屬異地抽吸作用增強(qiáng)，易于形成宏觀縮松；反之，枝晶數(shù)量減少，形態(tài)粗壯，傾向于形成顯微縮松。

　　{二}、球墨鑄鐵等溫淬火應(yīng)用

　　球墨鑄鐵以其特有的機(jī)械性能和低廉的成本受到人們的重視。對(duì)其進(jìn)行等溫淬火.是發(fā)揮球墨鑄鐵材料潛力最有效的一種熱處理方法。球墨鑄鐵等溫淬火后，可以獲得高強(qiáng)度，同時(shí)具有較高的塑性、韌性。因而具有良好的綜合機(jī)械性能和耐磨性。此外還具有變形小的特點(diǎn)。

　　球墨鑄鐵等溫淬火工藝與鋼的相似，即把鑄件加熱到臨界點(diǎn)Ac，以上30~50℃，經(jīng)一定時(shí)間保溫。使基體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)成分均勻的奧氏體，然后迅速將鑄件放到保持在MS點(diǎn)以上某一溫度的爐中，等溫停留一段時(shí)間。得到下貝氏體組織.隨后空冷。這樣可使零件的機(jī)械性能顯著改善.不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的變形扭曲等問(wèn)題。因此，目前受到機(jī)械制造業(yè)的重視和采用。

　　等溫淬火球墨鑄鐵件(ADI)具有強(qiáng)度、塑性和韌性都很高的綜合力學(xué)性能，大體上分為兩類(lèi)，即強(qiáng)度為1200~1600MPa的高強(qiáng)度型和900~1200MPa、伸長(zhǎng)率為10%左右的高韌性型。由于其材料性能優(yōu)異，在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家取得迅速發(fā)展，貨車(chē)底盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)和轎車(chē)曲軸等都成功應(yīng)用了ADI產(chǎn)品。近年來(lái)，在歐洲市場(chǎng)上，ADI在小轎車(chē)上的應(yīng)用量也越來(lái)越多，占整個(gè)ADI市場(chǎng)的32%；在美國(guó)市場(chǎng)上，重型和輕型貨車(chē)ADI件占整個(gè)ADI市場(chǎng)的比重達(dá)到51%。

　　在國(guó)內(nèi)汽車(chē)領(lǐng)域，ADI零件也得到了初步的應(yīng)用。湖北汽車(chē)齒輪廠為康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)ADI齒輪；東風(fēng)汽車(chē)有限公司開(kāi)發(fā)了用于越野車(chē)底盤(pán)懸架，17個(gè)懸架類(lèi)零件由鑄鋼改成ADI，該系列零件總質(zhì)量由630.62kg，減少到380.66kg，減重率達(dá)39.6%；一汽集團(tuán)載重汽車(chē)的后鋼板彈簧支架和軍車(chē)齒輪殼罩蓋(羊角)和齒輪殼等已用ADI代替。目前，一汽鑄造公司已自行設(shè)計(jì)、建造了等溫淬火的熱處理基地。