首先是要重视球墨铸铁毛坯件的质量。因球墨铸铁等温淬火不能改变石墨形状，只能通过改变基体组织来改变各种力学性能。如果石墨球化级别低、石墨球不圆整，则不可能达到标准所订的各项性能。例如灰铸铁也可以等温淬火，但其抗拉强度只能达到650 MPa，而且仍是脆性材料，伸长率接近零。所以好的球墨铸铁件通过等温淬火才能获得好的ADI铸件。球化不好的球墨铸铁件，即使采用先进的等温淬火设备也得不到合格的ADI铸件。ADI的生产企业必须要采用纯净的原材料、良好的熔炼设备及球化工艺，在保证高质量的同时又有高的稳定性。

AOD、VOD 等炉外精炼方法提高了钢液的纯净度，从而提高了钢件的性能。那么对铁液进行精炼将会有什么样的效果，是一个值得探索和研究的问题。诚然，球化处理中，镁、稀土等元素已有脱氧、脱硫的效果，但毕竟与专项精炼还是有差别。现在许多企业从事的预处理已使铁液及最终的铸件质量有所提高，但还是没有深入探讨对铁液进行精炼处理的好处。至今，应该说等温淬火球墨铸铁是铸铁中性能最好的铸铁材料，因此可以在生产ADI件中进行铁液精炼处理的探索工作。

其次，一种工程材料的应用与发展，必须要有设计及产品技术管理人员的参与。铸造行业生产ADI，利用其好的性能替代一些原有零件提高它们在使用中的安全系数是可以的，但还远远不够。若采用优化设计，充分使用ADI的强度与韧性，代替钢件，可以降低原钢件重量的 20%，替代铝件则可降低30%。因此必须要从设计人员开始，有意识地采用这样新型工程材料来达到减重、节能和降低成本的效果。ADI 在美国得到广泛推广的原因在于他们的设计人员参与了工作。东风汽车厂在新设计的 5 t 越野汽车中，有14个45#钢件，总重 630.62 kg，采用ADI并进行优化设计后减至380.66 kg，减重率为39.6%。现在一汽也正在进行类似的开发。

CADI在耐磨件上得到进一步推广，ADI在汽车底盘、曲轴、齿轮等零件上得到广泛应用，市场经济规律也使 ADI 产量迅速增长。国家标准的出台为设计人员选用ADI打下了基础，ADI在国外产品上的应用也会给设计人员提供借鉴，而我国铸造工作者在稳定做出好的ADI件的同时，还要对这种新型材料进行大力的宣传。

4  蠕墨铸铁

碳主要以蠕虫状石墨存在于基体中的铸铁，称为蠕墨铸铁。早在1947年，英国人H. Morrogh在用铈研制球墨铸铁时就发现了蠕虫状石墨，但当时被认为是处理球墨铸铁的失败产物，没有引起重视。1955年美国人J. W. Estes 和 Schneidenwind首次提出建议采用蠕墨铸铁，但没有做进一步的应用研究，直至1976年美国Foote公司配制出Mg-Ti系处理剂，才使蠕墨铸铁走上工业化生产的道路[11]。

我国对蠕墨铸铁的认识，也是随着球墨铸铁的出现而开始的，20世纪60年代，我国在用稀土镁铁合金制作稀土镁球墨铸铁时，在铸件断面上常见这种蠕虫状石墨，但作为一种工程材料的应用是从1965年开始的。当时废钢缺乏，为获得高强度机床铸铁件，研究不加废钢，仅用稀土硅铁合金直接处理冲天炉出来的高碳当量铁液获得高牌号灰铸铁的途径，发现具有蠕虫状石墨的铸铁其强度大幅度提高，从而得到了推广应用。由于这种铸铁是用稀土处理而得到的，因而曾命名为稀土高牌号灰铸铁、稀土灰铁等。1979年后，根据光学显微镜下看到的石墨形貌，并与国外的命名力求统一，国内开始统一使用蠕虫状石墨铸铁，简称为蠕墨铸铁。40多年来，蠕墨铸铁在我国的发展可以概括为以下几个方面。

（1）我国是首先在工程上应用蠕墨铸铁的国家之一。20世纪60年代开始用于高强度机床铸铁件上，1975年无锡柴油机厂用蠕墨铸铁生产300发动机缸盖，并于1983年批量生产车用柴油机缸盖；1985年二汽开始批量生产蠕墨铸铁排气管，现已有若干专业厂为国内外汽车行业提供蠕墨铸铁排气管；1984年我国首家专业蠕墨铸铁生产厂在恒台诞生，其后改名为淄博蠕墨铸铁有限公司，现已成为世界上最大的蠕墨铸铁生产厂，主要生产焦炉门框，2010年产量超过6万吨。至今除上述所提产品外蠕墨铸铁件还广泛应用于玻璃模具、汽车刹车毂及钢锭模等产品上，我国年产量已超过50万吨。

（2）1983年我国制定了首个蠕墨铸铁行业标准，2011年我国蠕墨铸铁件标准已在6月公布，并将在 2012年3月起实施。此标准基本采用了ISO标准，也即达到国际先进水平。

（3）开发了系列的蠕化剂产品及相应的蠕化处理方法，基本满足了不同零件的生产要求。

如何更好地推广应用蠕墨铸铁这一工程材料也是值得我们去思考的问题。首先是如何在车用内燃机缸体上得到广泛应用。近十年来这一领域在国外得到了迅速发展，Audi、Benz、BMW、Ford 等汽车广泛采用蠕墨铸铁缸体，它既可以满足内燃机向大马力、大转矩、低排放、低油耗发展，提高点火峰压，要求材料有高温性能的要求，又能使缸体的比功率重量低于铝合金缸体。2010年仅在西方国家蠕墨铸铁缸体的产量已超过10万吨。因此，铸造工作者作好技术准备的同时，要让设计人员了解材料的性能并在设计时采用。其次是如何精确控制铸件本体的蠕化率。蠕化率和铸件的壁厚有关，也即同样处理的铁液在浇注不同壁厚的铸件时会得到不同的蠕化率[12]。另外工件的工况不同，其要求的蠕化率不同。因此如何去按设计要求做到规定的蠕化率是我们铸造工作者值得去研究的问题。例如内燃机缸体都规定其主要壁及关键部位的蠕化率要在80%以上，所以要采用合适的生产工艺与检测装备。现在Sinter Cast 公司的炉前控制技术已得到广泛应用，其他的竞争对手也有相应的开发，作为研究最早、发表论文也最多的中国也应在这方面有所作为。最后是要提高铸件质量的稳定性，使同一产品具有始终如一的质量水平，这就要求我们在生产技术、工艺管理上采取强有力的手段。 

5  可锻铸铁

可锻铸铁是由白口铸铁经石墨退火后使石墨成团絮状的铸铁，具有一定的韧性，但并不可锻。可锻铸铁分白心和黑心两类。我国在战国时期就掌握了用热处理方法生产钢面白口铁锛。欧洲在1720－1722年发明了脱碳退火工艺生产白心可锻铸铁，美国在1820年发明了黑心可锻铸铁的生产方法。

我国生产的都是黑心可锻铸铁。50年前在引进的汽车上得到了广泛的应用。在球墨铸铁大力发展后，球墨铸铁的性能可以覆盖、

高于黑心可锻铸铁，因此在20世纪70年代后，它在汽车上的应用被球墨铸铁替代，产量大幅度下降，现在仅限于用在线路金具与小口径的管件上。现在国内生产可锻铸铁最10万吨，其次在廊坊和山西太谷有可锻铸铁铸造厂，2010年总产量在60万吨。

60 年来，对于可锻铸铁的研究集中在合理调整原铁液成分、开发各种处理剂来进行孕育以及进行预热处理，最终是为减少可锻退火时间。由于我国不生产可焊的白心白口铸铁，黑心可锻铸铁由于退火处理时间长、生产周期长、耗能多，现正被其他铸铁材料所替代，产量还会下降。

6  特种性能铸铁

除一般的力学性能外，使用在不同工况下的零件还需要一些特殊的性能，例如耐磨、耐热、耐腐蚀、无磁、低膨胀等性能。具有这些特种性能的铸铁称为特种性能铸铁。它们一般都含有不同比例的铬、镍、铝等合金元素，或硅元素超出常用的范围，因此也常称为合金铸铁。这些铸铁中的石墨可以是片状、球状，也可以完全没有石墨而是白口铸铁。为此，它的产量也没单独统计过。

耐磨铸铁在特种性能铸铁中占有很大的比例[13]。世界1/3～1/2的材料与能源消耗是由零件磨损造成的，而磨粒磨损又占其50%[14]。例如，我国在矿山、水泥、发电中的耐磨件消耗一年在300万吨以上，其中铸造磨球就超过100万吨。全国有近1 000家企业生产铸造耐磨材料，其中最大的宁国耐磨材料总厂年产量超过10万吨。耐磨铸铁中使用量较多的合金元素是铬。

耐热、耐蚀的奥氏体铸铁也占有相当的比例，其主要添加元素是镍和硅，被广泛用于内燃机增压涡轮及化工、石油行业。目前，国内已有世界高水平的高镍铸铁生产企业。60年来，特种性能铸铁也是从无到有，产量从小到大，现在我国已有各种性能的铸件供应市场，而且都制定了相应的国家标准。这是一个新的领域，随着选材的精化，只要严格按照规范生产，此部分产量将能快速增长。

7  结束语

60年，在铸铁材料的发展史中只占很小的区间，但是新中国的成立，尤其是改革开放以来，我国在铸铁材料方面取得的成绩远大于过去的2000多年。今天我们已有各种品种的铸铁材料，生产技术也正在向世界先进水平靠拢，只要我们继续努力开发，采用现代技术，稳定工艺，严格管理，我们的铸铁材料必将会迎来一个新的发展机遇。

参考文献：

[1] 逄伟．高强度灰铸铁铸造技术发展趋势及最新研究成果介绍[C]// 第 2 届中国铸铁产业沙龙———铸铁件质量与低碳经济，天津，2011：15-18.

[2] 李克锐，曾艺成，张忠仇．国内外铸铁生产技术进展[C]// 第八届全国铸铁及熔炼学会会议暨先进球化处理方法研讨会论文集，洛阳：中国铸造学会铸铁及熔炼技术委员会，2010：1-20.

[3] 马敬仲．铁液温度是生产高质量铸铁件的基础———从铁液温度看我国冲天炉的发展方向[Ｃ]// 第八届铸铁及熔炼学会会议暨先进球化处理方法研讨会论文集，洛阳：中国铸造学会铸铁及熔炼技术委员会，2010：41-53.

[4] 李维镕，高维刚，葛晨光，等．从《铸造》50年看我国铸造业的发展[J]．铸造，2002(1)：1-6

[5] 张伯明．铸铁企业做强途径的思考[C]// 第 2 届中国铸铁产业沙龙———铸铁件质量与低碳经济，天津，2011:1-5.

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[8] G.Enhels，et al．5000Jahre Giessen von Metallen [M]．Duesseldorf：Giesserei-Verlag GmbH，1994.

[9] 曾艺成，李克锐，吴现龙，等．我国等温淬火球墨铸铁 （ADI） 的最新进展[C]// 第五届等温淬火球墨铸铁学术研讨会，长春, 2011：1-24.

[10] 曾艺成．我国球墨铸铁和等温淬火球铁的最新进展[C]// 第 2 届中国铸铁产业沙龙———铸铁件质量与低碳经济，天津，2011：24-31.

[11] 邱汉泉．蠕墨铸铁及其生产技术[M]．北京：化学工业出版社，2010.

[12] 张伯明．蠕墨铸铁在发动机上的应用[C]// 第八届中国铸造协会论文集，北京：2008：91-98.

[13] 李卫．国家标准“抗磨白口铸铁”和“铸造磨球”解读[J]．铸造, 2011(10)：1039-1042.

[14] 周平安．水泥工业耐磨材料与技术手册[M]．北京：中国建材工业出版社，2007.

（本文刊登于《铸造》杂志2012年第1期并收录于《《铸造》创刊60周年纪念专辑》，编辑：刘冬梅，ldm＠foundryworld.com）