球墨铸铁用于汽车构件生产以及原料组分选择【一】、球墨铸铁用于汽车构件生产
白口铁经长时间退火，其碳化铁转变为团絮状石墨，获得可锻铸铁。在球墨铸铁未发明以前，可锻铸铁是广为应用的一种材料，因此白口铸铁的生产也盛极一时。1997年美国可锻铁件的2/3属汽车工业所用，其中包括发动机连杆。
由于铁素体球铁的基体金相与可锻铸铁相同，而球铁件可以获得圆整度更高的石墨，并且强度比可锻铸件高，因此二汽在1965年筹建期，便大胆设想以稀土镁铁素体球铁取代可锻铸铁。这在我国当时的汽车业中并无实践先例，曾引起很大疑虑和争论。当时产品的设计图纸采取了灵活措施，许多种零件的材料定为KT35一10可锻铸铁或QT40一10球墨铸铁，在工艺设备选用上只略减退火炉台数，而保留增加炉数的车间面积。二汽铸造二厂经多年技术开发，到1985年每车近半吨的零件，已采用铁素体球铁制造。经汽车长期行驶考验，证明其中大部分还可以铸态应用，完全省去了退火工序。只有占6%总重的薄壁小铸件，由于浇泪括冷却速度快，难以完全避免白口的生成，仍保留可锻铸铁牌号。
二汽20世纪60年代中期在汽车上开发铁素体球铁件是与世界趋势一致的。例如，我国川汽20世纪60年代初从法国引进技术的贝利埃重型车系列时其后桥壳采用铸钢件，但当1980年二汽组团去法国访问时，发现该系列车后桥壳已成为铁素体球铁件。20世纪80年代初，德国奔驰厂与MAN厂宣传其共同开发的后桥壳是锻造的半壳，采用电子束焊成一体，但德国MAN厂在总装配线上发现其多品种重型卡车的各种后桥壳都为球墨铸件。由此可见，国际汽车业的汽车底盘承受力大的后桥壳已纷纷以铁素体球铁件取代了铸钢件或锻钢件。20世纪90年代二汽从法国雪铁龙公司引进富康轿车时发现，最重要的保安件前轮转向节是铁素体球铁件。对该铸件有极严格的质量要求，包括设专用无损探伤自动化检测线对球墨铸铁件进行100%的三项检测：电涡流测定硬度、磁力探查表面无裂纹和声波测球化率。日本本田雅阁轿车转向节也有采用球铁材质的报导。
曾为我国可锻铸铁较大产家的第一汽车集团公司在20世纪80年代进行产品换型升级时，毅然将年产数万吨的可锻铸铁车间改造为铁素体球铁生产线，放弃了可锻铸铁件的生产。
【二】、球墨铸铁原料组分选择
和灰铸铁相比，球墨铸铁具有高强度、高伸长率、高冲击值的优点；和碳素钢及合金钢相比，球墨铸铁具有较好的铸造、加工性能。因此，球墨铸铁件在各领域得到广泛应用。近年来，很多场合需要使用低温下具有高强度、高冲击值的耐低温球墨铸铁件。随着风力发电装置的需求量不断增加，耐低温性能球铁的需求量也大幅度提高。与普通球墨铸件相比，耐低温球墨铸铁件的生产，在成分的选择和生产工艺上具有其独特的要求。
1、采用质量好的原材料
(1)采用高纯球生铁。Si低于0.8%，Mn低于0.2%，P、S均低于0.03%。其余微量元素(包括Ti、As、Cr、Cu、Sn、Al、Zn、Pb等)总和不大于0.03%。而且各项成分合格稳定。
(2)采用炭素结构钢的边角余料，配以适当的增碳手段，运用电炉熔炼。要求使用的材料种类单一，杂质含量低。材料表面无锈蚀，如果有条件，废钢在使用前要除锈、烘干，熔炼中不可以加入潮湿的废钢等材料，防止铁液中H、O等气体含量超标。加入的废钢要考虑微量元素和合金元素的含量，其优点在于：①易于获得合格成分铁液；②减少杂质元素的晶间偏析；③减少微量元素含量，干扰球化，防止生成碳化物；④提高塑性-韧性性能。
2、化学成分的选择
控制关键元素的含量。尤其是Si，Mn、P、S的含量，每一种都不能超标。
C含量一般控制在3.1%~3.5%。虽有出现缩松、裂纹倾向，但可以通过低温浇注、依靠凝固中的自膨胀以及良好的孕育给以解决。同时，较低的C含量可以减少与之匹配的球化剂的加入量(球状石墨的晶核存在较多的球化元素反应产物)，从而降低产品中的RE含量，使产品的珠光体含量减少，脆性降低。
Si的含量一般控制在1.9%~2.5%。Si如果控制不当，将使塑性脆性转变温度显著提高，Si含量的控制是生产低温球铁的关键。超过2.5%时，Si的含量每增加0.1%，产品开始变脆温度提高10~15℃。如果主加原材料含Si量较低，在能够保证充分孕育情况下，适当降低Si的含量也是可行的。
P、S均属于杂质元素。它们以化合物的形式存在于晶界周围，使材料的强度值和冲击性能大为下降。S又与Mg发生化学反应，生成MgS熔点杂质。一方面使球化剂的加入量增加；另一方面，使球化效果减弱。实践证明，原铁液中二者的含量都控制在0.025%以下，产品的力学性能和球化效果均比较理想。
Mg和RE二者在产品中含量均不得超过0.03%，而且在保证良好的球化效果下越低越好。
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