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标题:现代球铁在我国的研究和应用
  我国球铁的研究工作始于1950年,最先是由中国科学院上海冶金陶瓷所和清华大学王遵明教授分别在上海、抚顺两地进行。由于我国缺镍,未采用INCO的镍镁球化剂,而是采用铜镁合金冲入法研制成功球铁。
  1952年,更多的单位开始研究用纯镁代替铜镁合金,采用钟罩压入法处理球铁;1953年我国又掌握了补加铁水的方法,以弥补钟罩压入法铁水温降大的缺点。大部分工厂采用钟罩压入法一直到1957年左右,这种方法耗镁量高(一般占铁水量的0.5%~1.0%),同时球化不够稳定,劳动条件差。1957~1958年间,铸铁研究室(1957年由清华大学与一机部机械院等有关单位组成的合作研究机构)、大连造船厂、天津拖拉机厂、上海区球铁曲轴研究小组等单位先后试验成功压力加镁和灭容加镁的方法,并在生产中正式采用。至此,镁系球化剂及其处理工艺经过八年的不断研究和应用,基本成熟和完善了。
  球铁生产初期,由于工艺尚不成熟,质量尚不稳定,因而球铁多是来制作受力不大的小零件和机修配件。1956年9月和10月分别在北京和上海召开了球铁曲轴研讨会,并肯定了球铁曲轴使用的可靠性。会后,无锡柴油机厂、南京汽车厂、天津动力机厂、天津拖拉机厂相继开展了试验研究工作,并陆续鉴定投产。一机部汽车局于1957年11月在天津动力机厂召开了铸铁曲轴经验交流会议,制订了球铁曲轴的技术条件、检验方法,提出了曲轴用球铁可采用50-1.5、60-2两个牌号。球铁曲轴的成功应用,标志着我国的球铁作为一种工程材料登上了机械工业舞台。后来用于生产的重要零件有:鞍钢于1955年试制成功球铁轧辊,铁道科学研究院于1957年试制成功铁路车辆球铁轴瓦,本钢于1957年试制成功钢锭模,此外,还有凸轮轴、正时齿轮、阀门、减速器齿轮等零件。1958年11月召开第一次全国球铁会议时,全国已有近四百个单位研究、生产球铁,并试制了一些当时国外尚未报道的球铁零件,如铁轨、无缝管、热轧齿轮、液体轧制薄板、汽轮机转子和水轮机主轴等。
  本时期的球铁品种比较少,真正用于生产只有相当于现标准的QT60-2、QT42-10和QT50-5三种牌号,性能水平也不高,珠光体球铁抗拉强度一般在70kgf/mm2以下,铁素体球铁的延伸率平均不超过15%。
  1958年以来,各地大量生产土铁,土铁的特点是C、Si、Mn低,S、P高,因为高硫球铁的性能不高且不稳定,还需要长时间退火,镁系球化剂不适应我国当时的铸造生产条件。1961年包钢又成功地从炉渣中提取出廉价的稀土,为稀土球化剂提供了充足的原料。1964年,一机部机械院与南京汽车厂、无锡柴油机厂等单位,采用稀土合金和镁作复合球化剂,研究成功具有我国资源特点的稀土镁球铁,解决了镁球铁生产中长期存在的夹渣、缩松、球化不良等缺陷,并分别于1964年底和1965年初在南京汽车厂、无锡柴油机厂正式投入生产。由于复合球化剂反应平稳,上海工艺研究所等单位于1965年又研究成功非常简便的冲入法代替压力加镁法,简化了球铁的生产工艺。
  进入80年代以来,我国球铁产量逐年大幅度增长,生产厂遍及全国各省市区;研究成功等温淬火球铁及多种特种球铁,球铁牌号增至十多个品种,并相继制订了“稀土镁球铁金相”、“球墨铸铁件”、“球铁用生铁”、“稀土硅铁镁合金”等技术标准;研究开发了适应球铁大量流水生产的先进工艺,如摇包、气动脱硫;型内、型上球化;多种瞬时孕育;音频、超声、热分析等多种球化率快速检测方法等。以汽车零件为代表的大量流水生产逐步达到国际水平,离心铸管产量也逐年增长,使我国逐步迈进球铁生产大国的行列。
  在球化理论方面,哈工大、中科院物理所、华中工学院、镇江农机学院等单位分别采用液淬、热分析、扫描电镜观察、电子探针等先进手段进行试验,并系统地提出了自己的观点:球状石墨是从液相中直接析出长大的;在液态就可能发生石墨畸变;石墨生成的结构机理是以螺旋位错方式长大;石墨畸变的原因是氧、硫等表面活性原子堵塞螺旋位错台阶而阻碍了石墨的球状生长;镁、稀土等球化元素的作用在于其脱氧、脱硫的“清扫剂”作用等等。这些观点丰富了原有的球化理论,并对原铁水质量控制、合理选择球化剂、加强孕育、防止球化不良和衰退产生等生产实际问题都有非常重要的指导意义。
  在石墨形貌方面,清华大学采用扫描电镜等手段,用深腐蚀和热腐蚀方法,研究了各种铸铁的石墨形貌和内部结构,建立了一套铸铁石墨形貌的扫描电镜图谱,并据此提出了“铸铁石墨分类、命名”的文件,深化了对铸铁石墨形貌的认识。
  在球铁基本性能方面,郑州机械所、北京钢铁学院、北京市机电院等单位系统测定了各种不同基体、不同牌号稀土镁球铁的动静态力学、使用、加工等性能,为合理选用球铁材质制造服役条件恶劣零件提供了科学数据。


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