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球墨铸铁件生产条件与表面处理工艺(一)、球墨铸铁生产条件
球墨铸铁从诞生以来发展至今日，已经在黑色金属的应用领域占有一席之地。在生产，加工和制造球墨铸铁件的过程中遇到的技术问题均取得了多项创新成果。我国古代铁匠早在两千多年以前就已经成功制造出了具有球状石墨的铸铁，现代球墨铸铁生产过程中，球化处理和孕育处理工艺的应用使得球墨铸铁真正登上了工业应用的舞台。目前，球墨铸铁已经成为20世纪工业生产中最重要的金属材料之一，被广泛应用于生产与生活中的诸多领域。球墨铸铁是指向铁水中加入一定数量的球化剂和孕育剂，通过球化处理和孕育处理使铁水中的碳在凝固以球状石墨的形式析出的铸铁。1947年英国H.Morrogh找到了生产球墨铸铁的方法，向过共晶灰口铸铁中添加铈，当加入量大于0.02wt%时可以在凝固组织中获得球状石墨。
球墨铸铁的生产过程中，孕育处理工艺非常重要，孕育处理过程中孕育剂加入的种类、加入的时间、加入的方法、加入量、孕育剂的粒度和形态、保温时间等工艺条件都会影响铸件组织和石墨球的形态与分布，进而影响铸件质量。
优化的孕育处理工艺不但能提高铸件的质量和使用性能，降低铸件的废品率，还可以节约原材料，孕育剂和能源。所以，开展对球墨铸铁孕育处理工艺优化的研究具有重要意义，也对我国今后的钢铁工业发展有着深远的影响。
根据铸件生产条件，选择最合适的孕育剂和孕育剂加入方法并采用热分析法炉前快速检测铁水孕育效果，完成对孕育处理过程的动态调控，使球墨铸铁熔体达到良好冶金状态，促进石墨球化，增加铸件组织石墨球数量，细化晶粒，防止孕育衰退，减少铸件白口倾向，提高铸件的质量，降低铸件的废品率，减少原材料和能源的浪费。
(二)、球墨铸铁表面处理工艺
1、表面淬火和激光热处理
若要在球墨铸铁件表面获得比较高的硬度而心部仍保持一定韧性可采用表面淬火处理的方法。表面淬火处理方法很多，可以是高频感应加热淬火也可以是火焰加热淬火和激光加热淬火等。具体工艺与整体淬火差不多：将球墨铸铁件表面加热到860~900℃，保温一段时间让表面组织全部奥氏体化后再在油或熔盐中冷却实现表明淬火，然后在250~350℃加热保温回火，以使表面组织转换为回火马氏体及残留奥氏体组织，表面组织中的原球状石墨形态不变。处理后的铸件表面具有较高的硬度，心部仍具有一定的韧性。
激光表面热处理除激光加热淬火外，还可在球墨铸铁件表面上实现激光相变硬化、激光冲击硬化等以提高球墨铸铁件的表面硬度。
2、表面化学处理
若要在球墨铸件表面获得非常高的硬度而心部仍保持一定韧性还可采用表面化学处理的方法。球墨铸铁的表面可进行渗氮、渗硼、渗硫以及低温气体碳氮共渗等，现用的比较多的是渗氮和低温气体碳氮共渗。渗氮前一般需要对球墨铸铁件进行退火、正火等预处理，然后用氨作为介质进行二段氮化处理。第一阶段氨分解率20%~35%，保温一段时间后将氨分解率提高到45%~55%，保温后炉冷至200℃出炉空冷，经过处理后球墨铸铁件表面硬度可达900HV，脆性2级。低温气体碳氮共渗同样可以明显提高球墨铸铁件表面的硬度和耐磨性，共渗温度一般为530~570℃，共渗介质为甲酞胺或三乙醇胺50%+乙醇50%。由于球墨铸铁中的碳和硅等元素比较多，可在共渗介质中再添加NH4Cl和TiH2；NH4Cl和TiH2有催渗作用，能加速球墨铸铁的共渗过程。
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