图 1。4 球墨铸铁材料屈强比与屈服强度的关系

就以牌号为 QT600-10 和 QT600-5 的材料为例，进行成本估算。由于 Si、 Mn 含量的提高，如表 1。7 所示，QT600-10 材料的成本会提高，大约为 0。7～1 元/Kg，但由于机加工成本降低，总成本与 QT600-5 材料的成本基本相当甚至更 低，因此前者对机加工工序多，或加工节拍长的零部件生产更为有利。论文网

表 1。7 硅固溶强化球墨铸铁推荐化学成分

材料牌号 Si(max) P(max) Mn(max)

QT450-18 QT500-14 QT600-10 3。2

同时要注意球墨铸铁的设计原则[24]： (a)对制造及装配工艺进行一定的优化设计； (b)铸造合理性及无缺陷设计。

1。4。3 高韧球铁国内外研究现状及发展趋势

Morrogh 和 Millis 在 20 世纪 40 年代发明了球墨铸铁[25]，用以制造复杂形状

的结构件，生产成本大幅降低。近些年，在工程材料这一领域，高韧球铁成为最 具发展前途的结构用材料，在现代机械工程中占据着越来越重要的地位。这类材 料具备相当高的的机械性能、使用性能及优异的加工性能，不仅普通铸铁无法相 提并论有些甚至超过铸钢和锻钢。近 20 年以来，世界各地区高韧球铁的总产量

增长 14 倍多，且后继增长速度更快。高韧球铁材料迅速发展到汽车、农机、机 电工程、化工、船舶等重要领域，目前已经取得了可观的经济效益和社会效益。 国外在汽车、农机等行业应用高韧球铁材料较多，如制造汽车后桥壳、农机零件、 拖拉机配件等，都是采用铸态高韧球铁代替可锻铸铁[26]。

当下国际贸易和国内市场的不断扩大，高韧球墨铸铁的需求也日益增长，然 而，由于高韧球墨铸铁的生产难度较大，尤其是在成分控制、原材料质量、球化 及孕育工艺、热处理工艺、组织等方面有较高的要求，才能得到符合性能要求的 铸件，因此，高韧球墨铸铁尚未实现产业化生产。

得益于高韧球墨铸铁所具有的许多特殊优点，现已成为铸造产业的热点材料 和技术之一。从发展前景看，高韧性球墨铸铁也必将成为精益设计与生产的主力 材料。

1。5 本课题的研究内容和方法

1。结合以往实验和文献参考，选择合适的 Si 量，同时控制 CE 的量，保证球 墨铸铁较好的铸造性能，得出 Si 对球墨铸铁固溶强化的影响；

2。为满足厚大断面铸件的情况，浇注不同模数的试块，得出高Si对厚大断面 铸件的影响；

3。使用合理的球化剂、孕育剂、随流孕育剂。得出适用于这种球墨铸铁的球 化、孕育方式；

4。设计合理的浇注工艺。包括：浇注温度、浇注时间、分型面、浇注方式以 及出气片的设计；

5。对不同模数的试块进行切割，之后进行金相、力学性能分析。主要包括： 金相分析、拉伸实验、硬度测试、低温冲击实验；

6。总结分析出高 Si 固溶强化球墨铸铁的特性。

2。1 实验材料

第二章 实验材料与方法

为满足实验要求，获得较高强度和韧性的球铁铸件，选择 QT500-14 球墨铸 铁作为实验材料，化学成分如下表 2。1 所示：

表 2。1 QT500-14 化学成分(Wt%)

合金元素 CE 值 Si Mn P Cu S