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球墨铸铁化学成分主要包括碳、硅、锰、硫、磷5大常见元素。对于一些对组织及性能有特殊要求的铸件，还包括少量的合金元素。同普通灰铸铁不同的是，为保证石墨球化，球墨铸铁中还须含有微量的残留球化元素。

碳及碳当量的选择原则

碳是球墨铸铁的基本元素，碳高有助于石墨化。由于石墨呈球状后石墨对机械性能的影响已减小到最1低程度，球墨铸铁的含碳量一般较高，在3.5 % ～3.9 % 之间，碳当量在4.1 % ～4.7 % 之间。铸件壁薄、球化元素残留量大或孕育不充分时取上限；反之，取下限。将碳当量选择在共晶点附近不仅可以改善铁液的流动性，对于球墨铸铁而言，碳当量的提高还会由于提高了铸铁凝固时的石墨化膨胀提高铁液的自补缩能力。碳含量过高，会引起石墨漂浮。因此，球墨铸铁中碳当量的上限以不出现石墨漂浮为原则。

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合理的装夹方式及夹具

目的使工件加热冷却均匀，以减少热应力不均，组织应力不均，来减小变形，可改变装夹方式，盘类零件与油面垂直，轴类零件立装，使用补偿垫圈，支承垫圈，叠加垫圈等，花键孔零件可用渗碳心轴等。

机械加工

当热处理是工件加工过程的最后工序时，热处理畸变的允许值应满足图样上规定的工件尺寸，而畸变量要根据上道工序加工尺寸确定。为此，应按照工件的畸变规律，热处理前进行尺寸的预修正，使热处理畸变正好处于合格范围内。当热处理是中间工序时，热处理前的加工余量应视为机加工余量和热处理畸变量之和。通常机械加工余量易于确定，而热处理由于影响因素多比较复杂，因此为机械加工留出足够的加工余量，其余均可作为热处理允许畸变量。热处理后再加工，根据工件的变形规律，施用反变形、收缩端预胀孔，提高淬火后变形合格率。

采用合适的介质

在保证同样硬度要求的前提下，尽量采用油性介质，实验和实践证明，再其他条件无差异的前提下，油性介质的冷却速度较慢，而水性介质的冷却速度则相对快一些。而且，和油性介质相比，水温变化对水性介质冷却特性的影响较大，在同样的热处理条件下，油性介质相对水性介质淬火后的变形量要相对小。

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硅固溶强化作用的应用

硅在球墨铸铁中的固溶强化作用，最近已经受到了广泛的关注。谈到这里，不能不提及我国三十多年前在灰铸铁方面所做的工作。

1．硅在灰铸铁中的固溶强化作用

牌号HT250以上的灰铸铁，基体组织都是珠光体。为了确保强度达标，生产中通常都加入铜、锡、锑之类的合金元素。

珠光体中，铁素体约占90％，如果适当地提高铸铁中的硅含量，在铁素体中起固溶强化作用，而铸铁组织中又不至于出现铁素体，当然可以节省合金元素，同时也简化了操作。

1980年前后，北京钢铁学院（现在的北京科技大学）钟雪友等人进行了这方面的研究、试验工作。在灰铸铁碳当量为4.05％左右的条件下，适当地提高硅含量（Si/C比为0.78左右），不加合金元素，铸铁的抗拉强度就可以保持在300MPa以上。

80年代，这项工艺曾在多家铸造厂得到确认并在生产中应用。

2．硅在球墨铸铁中的固溶强化作用

生产球墨铸铁件，球化率、石墨球数量和石墨球平均尺寸等是基本的质量要求。在石墨球化正常的条件下，其切割基体的作用较在灰铸铁中大为减轻。通过控制基体组织，可以在很大的范围内调整球墨铸铁的力学性能，以适应多种不同工况条件的要求。除等温淬火球墨铸铁和高镍奥氏体球墨铸铁外，常规的球墨铸铁目前已有十多种牌号，抗拉强度可以在350～900 MPa之间改变，最1低伸长率则可相应地在22％～2％之间改变。

QT450-10、QT500-7、QT550-5和QT600-3等牌号的球墨铸铁件，都由控制基体组织中铁素体与珠光体所占的份额，以确保力学性能符合要求。一般说来，生产这类球墨铸铁件时，应力求通过控制铸铁的化学成分和生产过程中的各项工艺条件，使铸件的铸态组织符合要求，以避免费时、耗能的热处理工序。

在工艺控制不足以确保铸铁的强度的情况下，加入少量铜、镍之类的合金元素，也是常用的应对措施。但是，这样做既提高了生产成本，还要耗用珍贵的资源。

随着对球墨铸铁认识的逐渐深化，十多年前，欧洲就开始注意到硅在球墨铸铁中强化铁素体的作用，瑞典的研究工作发现：用途很广的QT500－7牌号球墨铸铁中，将硅含量提高到3.5％，基体组织全部是铁素体，不仅可以在保持抗拉强度在500MPa的条件下提高伸长率，更为重要的是，铸件的硬度均匀，切削性能显著改善。

在此基础上，国际标准ISO1083《球墨铸铁分类》2004年修订时，补充了一项“高硅球墨铸铁”的牌号JS500－10。

欧洲标准EN 1563《球墨铸铁件》2011年修订时，补充了3项“固溶强化铁素体球墨铸铁”牌号

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