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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