一、如何提高灰鑄鐵的硬度

1、爐料配比爐料配比用生鐵+廢鋼+回爐料+增碳劑的方法，利用增碳劑里的氮改變石墨的形態(tài)和長度來提高灰鐵鑄件的硬度。

2、控制化學(xué)成分

許多熔煉公司認(rèn)為硫元素有害，硫在鐵液中的含量越低越好，其實(shí)也不是這樣，在灰鐵鑄件中應(yīng)考慮“硅碳化”和“錳硫比”。

即Mn=1.71S+(0.2~0.5)。

HT250化學(xué)成分表：CPSiMnTiS3~3.3≤0.121.65~2.050.7~1.1≤0.05≤0.12（2）低合金化，加去一兩種合金元素，加入時(shí)，應(yīng)考慮碳元素的含量,不要盲目追求硬度。

3、鐵液過熱對于灰鐵鑄件，在一定范圍內(nèi)提高鐵液溫度能使石墨細(xì)化，基體組織致密，鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和布氏硬度有所提高。鐵液過熱溫度控制在1500-1530℃，過熱時(shí)間控制在10min之內(nèi)為好。

4、孕育劑和孕育方式灰鑄鐵的孕育處理是通常在出爐后的鐵水中緩緩加入孕育劑（最常用的75Si-Fe），孕育處理之后的灰鑄鐵，硬度會(huì)趨于均勻，改善了機(jī)械加工的性能，也增加了灰鑄鐵的強(qiáng)度。灰鐵鑄件的硬度的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)HB170-240之間。

二、如何通過鈮提高灰鑄鐵材料的強(qiáng)度

鈮與碳極強(qiáng)的親和力使其在鑄鐵及相似的高碳熔池中的回收變得復(fù)雜化。在鐵合金或熔煉界面快速形成一層鈮的碳化物，其溶解情況決定了鈮在熔池中的回收率。通過對鈮鐵溶解過程的研究，進(jìn)一步確定鈮在鑄鐵中的行為。

根據(jù)制動(dòng)盤性能以及鑄造工藝要求，實(shí)驗(yàn)用鈮鐵純度為65%的標(biāo)準(zhǔn)鈮鐵，鈮鐵的熔點(diǎn)范圍為1580～1630℃(固相線和液相線溫度)，遠(yuǎn)高于鑄鐵，略高于鑄鋼。鈮與鐵不發(fā)生放熱反應(yīng)。因此，鈮鐵在鐵水中不是熔化過程，而是一個(gè)以界面擴(kuò)散為基礎(chǔ)的溶解過程。這個(gè)溶解過程需要一定時(shí)間，根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，將鈮鐵塊加工為大小為Ф5mm×30mm的圓柱型。實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括10kg中頻感應(yīng)電爐，每次試驗(yàn)熔煉量為7kg，Ф35mm×150mm砂鑄型，實(shí)驗(yàn)前砂型預(yù)熱到200℃，鐵水過熱到1500℃澆注。分析儀器包括4XB金相顯微鏡、掃描電鏡、MCO120-MHV-2000型顯微硬度計(jì)等。

最后得出結(jié)論

1)鈮鐵在鐵水中不是熔化過程，而是一個(gè)以界面擴(kuò)散為基礎(chǔ)的溶解過程。在擴(kuò)散前沿上，鈮與石墨中的碳相互作用，使得石墨形態(tài)變得細(xì)小卷曲，在遠(yuǎn)離擴(kuò)散方向上，由于鈮含量較低，石墨形態(tài)受到的影響不大。

2)在垂直方向上，由于擴(kuò)散溫度較水平方向上高，其擴(kuò)散層的寬度也較大，即垂直方向上更有利于鈮鐵的溶解擴(kuò)散。

3)研究表明，鈮對珠光體基體的影響在于使其細(xì)化，從而提高了材料的強(qiáng)度。

三、如何提高灰鑄鐵的切削性能

一般來說，鑄鐵的硬度和強(qiáng)度越高，金屬切削性能越低，從刀片和刀具可預(yù)期的壽命越低。用于金屬切削生產(chǎn)的鑄鐵其大部分類型的金屬切削性能一般都很好。金屬切削性能與結(jié)構(gòu)有關(guān)，較硬的珠光體鑄鐵其加工難度也較大。片狀石墨鑄鐵和可鍛鑄鐵有優(yōu)良的切削屬性，而球墨鑄鐵相當(dāng)不好。加工鑄鐵時(shí)遇到的主要磨損類型為：磨蝕、粘結(jié)和擴(kuò)散磨損。磨蝕主要由碳化物、沙粒參雜物和硬的鑄造表皮產(chǎn)生。有積屑瘤的粘結(jié)磨損在低的切削溫度和切削速度條件下發(fā)生。鑄鐵的鐵素體部分最容易焊接到刀片上，但這可用提高切削速度和溫度來克服。

在另一方面，擴(kuò)散磨損與溫度有關(guān)，在高切削速度時(shí)產(chǎn)生，特別是使用高強(qiáng)度鑄鐵牌號(hào)時(shí)。這些牌號(hào)有很高的抗變型能力，導(dǎo)致了高溫。這種磨損與鑄鐵和刀具之間的作用有關(guān)，這就使得一些鑄鐵需用陶瓷或立方氮化硼（CBN）刀具在高速下加工，以獲得良好的刀具壽命和表面質(zhì)量。一般對加工鑄鐵所要求的典型刀具屬性為：高熱硬度和化學(xué)穩(wěn)定性，但也與工序、工件和切削條件有關(guān)；要求切削刃有韌性、耐熱疲勞磨損和刃口強(qiáng)度。切削鑄鐵的滿意程度取決于切削刃的磨損如何發(fā)展：快速變鈍意味著產(chǎn)生熱裂紋和缺口而使切削刃過早斷裂、工件破損、表面質(zhì)量差、過大的波紋度等。正常的后刀面磨損、保持平衡和鋒利的切削刃正是一般需要努力做到的。

四、如何提高灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度

對于如何提高灰鑄鐵強(qiáng)度，國內(nèi)外灰鑄鐵研究者進(jìn)行了大量的研究工作，歸納起來有如下幾種途徑：

1.優(yōu)化碳當(dāng)量CE與Si/C比

由于石墨的強(qiáng)度和硬度極低，相對于鐵來說可以視為零，加之片狀石墨對基體的嚴(yán)重割裂作用，故灰鑄鐵中的碳含量越高，一般來說，其強(qiáng)度和硬度越低，即灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度隨著碳當(dāng)量的提高而降低。

在高強(qiáng)度灰鑄鐵的發(fā)展歷程中，用降低碳當(dāng)量，提高錳含量，從而提高灰鑄鐵中珠光體的比例，提高灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度的方法曾經(jīng)是重要的措施。但是，以降低碳當(dāng)量來提高灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度的方法也帶來了許多不利影響，如鑄造工藝性能變差；白口傾向增大，難以加工；應(yīng)力大，容易產(chǎn)生裂紋；鐵液收縮大，易產(chǎn)生縮松，造成滲漏；鑄件斷面敏感性高，容易產(chǎn)生廢品等，因此，未能被廣泛應(yīng)用.

一般認(rèn)為，在相同碳當(dāng)量條件下，Si/C?比提高，抗拉強(qiáng)度可提高30~60MPa.這是因?yàn)?，在相同碳?dāng)量的條件下，隨著硅碳比的提高，灰鑄鐵的奧氏體枝晶數(shù)量增加。

2.優(yōu)化錳、硫含量與Mn/S比

（1）錳對灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度的影響

錳是擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素，因此，提高鐵水中的含錳量可有效地降低奧氏體共析轉(zhuǎn)變溫度,有利于形成珠光體和增加奧氏體枝晶的數(shù)量，并且奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變在較低溫度下進(jìn)行，因此，促使珠光體片細(xì)化，使珠光體片間距減小。錳是強(qiáng)碳化物形成和穩(wěn)定碳化物元素，錳置換了?Fe3C?中的鐵，形成（Fe，?Mn） 3C? 構(gòu)成更強(qiáng)更硬的珠光體，促進(jìn)珠光體的形成。錳能無限固溶于奧氏體，又可固溶于基體組織，強(qiáng)化基體，提高灰鑄鐵強(qiáng)度。

（2）硫?qū)诣T鐵抗拉強(qiáng)度的影響

硫在灰鑄鐵中起著雙重作用。一般認(rèn)為硫在孕育鑄鐵中是強(qiáng)烈穩(wěn)定滲碳體，阻礙石碳化的元素，但從熱力學(xué)方面分析，硫能降低碳在鐵液中的溶解度，與錳、稀土形成MnS和ReS會(huì)成為石墨非自發(fā)形核的核心，故又能促進(jìn)石墨化，所以硫是促使孕育反應(yīng)進(jìn)行不可或缺的元素。