普通球墨鑄鐵化學成分的一個顯著特點是碳當量高于灰鑄鐵，一般CE在4.2-4.6%之間。選擇高碳當量主要是因為:經過球化處理的球墨鑄鐵凝固過冷傾向高，容易產生滲碳體組織，因此需要提高鐵水中碳活度，改善石墨化條件。即使石墨數量因碳量提高而增加，球狀石墨對材料力學性能的影響也遠小于同體積片狀石墨的影響。另外，原鐵水中的碳與球化元素化合而進入熔渣，使碳有所燒損。因此，爐料配制的碳量應適當提高。

　　 球墨鑄鐵碳當量對石墨球總數的影響。可見當球體平均尺寸基本相同時，CE=4.4%的球墨鑄鐵的石墨球數幾乎是CE=4.2%的1.5倍。當CE較低時，碳當量的變化對石墨球數的影響更明顯。CE值越高，碳促進石墨化的能力就越強。當含硅量相同時，為了避免滲碳體析出，相對散熱能力較強的小模數鑄件就需要更高的含碳量。

   球墨鑄鐵中碳含量過高是不利的。石墨球尺寸增大，數量增多，可能會引起石墨漂浮，造成鑄件中石墨宏觀偏析。較大的球體結構穩定性差，容易蛻變成爆裂狀石墨或碎塊狀石墨。

碳促進石墨化的能力比硅強，但碳促進鐵素體生成的能力低于硅。碳當量相同時，提高硅量能使亞共晶成分鐵水的共晶溫度上升。甚至在碳當量很低的情況下也能抑制碳化物的生成。另外，孕育劑中的硅比原鐵水中的硅更能促進石墨化。

硅提高共析轉變三相（γ+α+G）共存區溫度并使共存區溫度范圍擴大。這表明奧氏體進行共析轉變的溫度范圍加寬。在相同冷速率下，石墨周圍的鐵素體暈輪發育更充分，鐵素體數量增加。

   基體相同的球墨鑄鐵和灰鑄鐵硅含量有一定的差別。球墨鑄鐵的硅含量一般高于灰鑄鐵，以抑制鐵水較高的過冷傾向。根據鑄件的壁厚不同，鐵素體基體球墨鑄鐵的硅含量一般在2.5-3.0%，而珠光體基體球墨鑄鐵的硅含量一般為2.1-2.6%。

   硅量過高能使韌性-脆性轉變溫度提高，對鑄件的低溫性能不利。特別是高磷球墨鑄鐵低溫脆性對硅含量是非常敏感的。

   錳是較弱的碳化物穩定元素。錳溶于Fe3C形成的（Fe、Mn）3C隨錳量變化而改變分布形態。錳含量低時，滲碳體在晶界上以孤立狀態分布。錳量增加時逐漸形成網狀，使球墨鑄鐵的韌性下降。錳促進滲碳體形成的能力受硅的抑制。

   錳有抑制鐵素體生成，降低基體中鐵素體和珠光體含量比的作用。錳量較低時，硅強力促進鐵素體的生成。錳量較高時，硅對鐵素體生成量的影響相對減弱。在生產鐵素體基體球墨鑄鐵時，控制錳含量非常重要。相反，在生產珠光體基體球墨鑄鐵時，則必須要有一定的錳含量。厚壁鑄件不能只靠提高錳含量來獲得珠光體組織，以免在緩慢冷卻過程中錳向晶界偏析并形成晶間碳化物，而應加入少量的銅或銅和鉬等元素促進珠光體的形成。

   磷對高韌性球墨鑄鐵的性能的危害特別顯著。磷含量從0.1%增加至0.2%，磷共晶量增加2倍以上，沖擊韌性下降80%。因此，高韌性球墨鑄鐵應嚴格控制磷含量，最好控制在0.06%以下，同時需要嚴格控制釩、鉻等碳化物形成元素，避免增加三元或四元磷共晶量。

   硫是干擾石墨球化的表面活性元素。鐵水中加入球化元素后，大部分的硫與球化元素化合而進入熔渣。剩余的硫化物有些能夠成為與石墨晶體有一定共格關系的物質，可以作為石墨形核基質，促進石墨球的形成。生產試驗數據顯示，硫含量為0.06%和硫含量為0.025%的原鐵水利用鎂處理制成球墨鑄鐵后，前者的石墨球數量為后者的兩倍。這樣的情況應該與硫化物增加石墨核心數目有關。

NJ-TG4型爐前鐵水質量管理儀用于爐前快速測定灰鑄鐵和球墨鑄鐵鐵水的碳當量（CEL）、碳含量（C%）、硅含量（Si%）、錳含量（Mn%）；預測普通灰鑄鐵的抗拉強度等。操作人員經簡單培訓即可操作。

技術參數

             南京諾金高速分析儀器廠

          2023年10月31日