小型球墨鑄鐵件的種類很多，例如：小型汽油機、大型輪胎、大型軋機端蓋、高爐冷卻壁、大型煉鋼機架、大型沖壓機模板、大型汽輪機軸承座、風電輪胎設備和核電設備中的底座和廢液罐等。這類零件除了標準規定的熱性能外，還有一些特殊的性能要求，如風電鑄件需要高溫沖擊韌性，核渣罐有許多額外的特殊初始檢查標準，等等。 為此，生產此類鍛件必須事前慎重考慮。

1）首先要考慮的是如何獲得完美、致密、尺寸合格的鑄鋼

生產小型球墨鑄鐵件的工藝流程與灰鑄鐵件基本相同，僅需結合球墨鑄鐵的特點，在尺度的選擇和砂箱的設計上略作改動。

2）其次，應對小型球墨鑄鐵件的共性特點做相應的工作

小型球墨鑄鐵件的共同特點是很厚，大多需要鐵素體碳化物。 熱性能必須滿足標準數據，有時還會增加高溫沖擊性能要求。

1 小型球墨鑄鐵件生產中特有的問題

由于小型球墨鑄鐵件的冷卻速度平緩，晶界熔化期持續數小時，而球墨鑄鐵的主要組織就是在此期間產生的，所以出現了大截面球墨鑄鐵或小型球墨鑄鐵特有的一系列問題鐵件出現：球墨數量少，球墨半徑大，球墨變形，石墨漂浮，化學成分碳化物，晶間基體和碎石墨（）等，此類問題已交注意。 雖然發生機制不統一，但針對具體問題已有初步解決方案。

另一個重要的問題是如何滿足和解決高溫沖擊韌性要求？ 問題的巧合在于，解決這兩個困境的方向和措施大致相同。

2 解決小型球墨鑄鐵件特有問題的方法

1）加強冷卻加速熔化

關于鱗片石墨的成因，有兩種普遍接受的說法：一是絲狀石墨斷裂；二是絲狀石墨斷裂。 另一個是奧氏體殼的穩定性由于熱流或個別合金元素的燒蝕而增加，尤其是Ce和La。，導致球墨生長方式的改變。 不管理論還是說法，可以肯定的是，晶界階段熔化時間過長（即溫和冷卻）是破碎球形石墨產生的直接客觀原因。 因此，無論采用哪種方法，只要能夠縮短熔融階段的時間，就可以有效地防止鱗片石墨的產生。

文獻中還強調，球墨變形具有臨界冷卻速率（0.8°C/min）[1]。 石墨變形有時是一個突變過程，因此加快冷卻，縮短熔化時間，尤其是縮短晶界階段的熔化時間，力圖將晶界熔化階段縮短到2h以下，療效明顯。 圍繞這個原則有很多舉措：強制冷卻； 在金屬模具上掛砂； 使用冷鐵等。

冷鐵的導熱系數大，尤其是蓄熱能力強，一般認為是可以使用的有力方法。 石墨的導熱系數低于帶砂的冷硬鐵（分別為45W/m?°C和17W/m?°C），但其儲熱容量小于冷硬鐵。 如果有強制冷卻的條件，石墨是比較適合的。 對于小型或特小型球墨鑄鐵件，強制冷卻仍然是一個有力的措施。 通?？梢圆捎盟?、霧冷或空冷裝置，甚至可以采用液氮冷卻來加快鋼坯的熔化速度。 據資料顯示，20t級球墨鑄鐵廢容器毛坯熔化時，其傳質效果為：金屬型放熱占58%，石墨和型腔（型芯部分）放熱占3.5%，砂型其他設備部件放熱占3.5%，水冷導熱占3.5%。 可以看出，金屬模具可以傳導毛坯50%以上的熱量，型芯部分傳質很少，即使強制冷卻也是必要的。

2）改進工藝技術

(1) 精心挑選原料

為了生產高質量的小型球墨鑄鐵件，無論如何選擇爐料都是值得的。 原材料的干擾元素應盡可能低，特別要注意生鐵的來源、廢鋼的種類和增碳劑的選擇。

(2)物理構成設計

CE不能太低（4.2%~4.3%），如w（C）選擇3.6%~3.7%，w（Si）必須低至1.8%~2.0%； 此外，w(Mn)<0.3%，w(P)、w(S)也應嚴格限制。 除特殊情況外，通常不使用合金，因此必須嚴格挑選廢鋁。

必須做到低w(Si)，否則易出現破碎的球形石墨，高溫性能達不到要求。 形成了一個共同的問題。 臺灣100噸乏燃料容器的成分為：w(C)3.6%、w(Si)2.01%、w(Mn)0.27%、w(P)0.025%、w(S)0.004%、w(Ni) )0.78%，w(鎂)0.065%。

(3)選擇雙相熔煉

二次熔煉可充分發揮沖天爐鐵水成核能力強和電爐熱效率高的特點。 鐵水必須暴露在低溫下，有條件的可以進行脫硫，在電爐中的時間不宜過長。 視情況確定球化溫度，既不能太高也不能太低。

筆者提倡對于小零件的球化不要采用沖洗法，因為時間太長。 至少要用套袋法，最好用特殊的方法或喂絲法，定點喂絲，甚至喂絲和養絲一起。 不要使用普通的球化劑。 重稀土球化劑和輕稀土球化劑最好混合使用。 若采用沖洗法，球化劑中w(Mg)6%、w(RE)1.0%～1.5%即可； 如果生鐵比較純，w(RE)0.5%～1.0%也是可以的。 如果采用送絲法，可采用w（Mg）量高的球化劑，但w（RE）要低，加一點Ca即可。

澆注溫度要合適（1300-1350℃），不能太高，否則液體收縮過大； 球墨鑄鐵自熔焊宜采用分散內流道的中速鑄造，盡量采用大變形型腔，充分利用石墨化膨脹，減輕冒口負擔，保證內鋼坯的密度。

(4)注意養殖問題

栽培是最重要的工藝技術措施之一。 只有解決了這個問題，才能保證低w(Si)含量沒有問題，保證高溫性能。 栽培的問題無非就是選擇栽培藥劑和栽培處理方法。 可選擇保溫時間較長的保溫箱，如含Ba劑（含Sr劑對灰口鑄鐵效果較好，但Ca較低）、含石墨保溫劑或在保溫劑中適當混合。

目前很多公司都有自制孕育劑，估計都是遵循這個原理的。 事實上，運運“須緩而行，而要瞬時”，不僅療效好，而且用量可大大減少。 老辦法如治療時遮蓋，療效不佳，但w(Si)增加。 現在的問題是，如果w(Si)低，療效好，唯一的出路就是換方法。 事實證明可以達到2.0%w(Si)，成功的標志是石墨要少而多。 小則多，小則球化率高。 小則無氮化物，小則碳化程度輕。 如果小件的石墨球數量在200個/mm2以上，尺寸在5-6個，球化率和鐵素體量自然不成問題。 其實一句話，對抗石墨，爭取小而豐富的石墨，主要的方法就是通過孵化來對付它。 w(Si)低，但無自由淬火體，故常溫、低溫塑性和沖擊韌性均易通過。 對于小鋼坯，很容易在澆口杯中孵化大塊，在澆口處放置一個孵化塊，問題是要有正確的概念。

(5)合金和微量元素的輔助

在超小型球墨鑄鐵件中唯一可以考慮的合金元素是Ni，因為它具有獨特的作用。 從技術角度看，w(Ni)<1%是有利的，但是否使用要根據具體情況，從經濟角度考慮。

Bi、Sb在微量元素小片使用方面有成熟的經驗。 我認為將 w(Bi) 0.008% 添加到 0.010% 會使 w(RE)/w

(Bi)=1.4～1.5的比例有利于減少球數，降低球狀石墨破碎的風險。 Sb也可用于厚片和小片。 有人認為它會減少珠光體體積，但也有人將它用于鐵素體球墨鑄鐵。 可能是量的問題，的量應該沒有問題。 周繼陽院長曾強調，用w(Sb)0.005%～0.007%也能抑制鐵水中過量Ti和RE的害處[2]。

雖然業界對添加Bi和Sb的作用和機理尚未達成一致，但對Ni的添加已達成共識。

(6)預處理很關鍵

在球化前用石墨預處理劑對球墨鑄鐵掩模進行預處理，對提高和穩定鋼坯質量有積極作用[3]。 方法如下：

調整成分后【預處理會降低w（C）0.2%】→去除S→返回電爐→加入0.2%～0.25%預處理劑至用量的1/4→全部返回電爐略升溫至1470～1480℃→球化處理→孕育處理（可用）→澆注。

(7)抗沙眼劑QKS的使用

發明人認為，在球墨中心有1μm的外摻雜，形成單層核； 外層為MgS、CaS(0.5 μm)，內層為MgO、SiO和硅酸鹽。 因此，發明人在培養箱中加入一定量的O和S，使其與培養箱中的金屬元素結合，形成更多的硫醇和氧化物，進而生成更多的石墨核，從而形成了一種含硅錳孕育劑開發了 Ca、Ce、S 和 O。 這些可以顯著減少石墨球的數量，但它們是在結晶后期析出的，后期的石墨化膨脹可以有效抵消熔化后期的收縮。 特別是對于局部熱點的收縮更有效[4]。 實驗強調：對于5-40mm的階梯試塊，石墨球數量由300個/mm2減少到150個/mm2； 使用Ca-Ce-OS劑時，石墨球的數量不受壁厚的影響。 與之相比，情況就是如此。 十字試塊熱接縫縮孔缺陷表明，Ba、Sr摻雜斷面熱接縫處有沙眼，但無Ca-Ce-OS劑存在。