1. 研究目的与意义（文献综述）

铸铁是指含碳量大于2.11%的铁碳合金，一般由工业生铁、废钢等钢铁及其合金材料经过高温熔融和铸造成型而得到^[1]，其生产工艺简单、力学性能良好，在各工业领域上有广泛应用^[2]。

球墨铸铁作为铸铁中的一大类，具有稳定的力学性能、优异的加工性以及较低的生产成本，常用于生产曲轴等汽车零件^[3]。随着汽车工业的进步，商用车、重卡朝着重载、高速、低耗、低成本及良好的舒适性等方向发展，其零部件对高强度、高伸长率材料的综合性能要求也越来越高，目前的国家标准已不能适应时代发展的需求^[4]。目前我国高强韧球铁的生产大多数仍采用铸造生铁作炉料，其中含杂质锰、磷较多，产品的性能往往达不到使用要求,而且生产高强度高韧性球墨铸铁的主要方法是铸件冷却后需要进行热处理，生产成本较高^[5]。但在某些发达国家中铸态高强韧球墨铸铁已经有了成熟的生产体系，其生产的产品已可达到零件使用性能要求，并且在实际使用中表现良好^[6]。因此，采用废钢进行铸态高强韧球墨铸铁生产技术的相关探究，这对于变废为宝，降低生产成本，提高材料性能均具有重要意义。

铸态高强韧球墨铸铁一直是国外工业领域研究的热门方向，并且取得了不错的成绩^[7]。okunnu.r^[8]经过研究发现，si作为铸铁中的常规元素,能促进铁素体的形成,同时在一定的范围内对铁素体有显著的强化作用，而且塑性下降不显著。gueral.f.v等人^[9]通过在铸铁中加入适量的硼元素，发现硼对等量的碳含量有很强的影响，导致了沉淀石墨体积的增加和溶解碳的减少，使铸铁可以获得更高的强度及延伸率。ikeda.t等人^[10]认为球墨铸铁的韧性与应变速率和温度有很大关系，不合适用夏氏冲击试验评价，因此用采用v型缺口试验进行动态三点弯曲试验，发现si固溶强化铁素体球墨铸铁的弯曲强度对温度和应变速率不敏感,确定了更合理的测试方法。目前制备高强韧铸铁主要基于下列三种强化机理：固溶强化、珠光体一铁素体混合基体强化、铁素体-奥氏体混合基体强化，结合上述研究结果，小池真弘等人^[11]已制备出抗拉强度达800 mpa、断后伸长率达10％的球墨铸铁，用这种球墨铸铁代替传统珠光体-铁素体混合基体球墨铸铁制造卡车底盘件，减重可达42％。与西方国家相比，我国球铁件在生产稳定性和质量方面还存在着很大差距，材质强韧性差、缺陷多是我国球铁件生产中存在的突出问题。其原因除了炉料、熔炼方法、球化处理方法、化学成分等之外，球化剂的选用和球化处理温度的控制也是不可忽视的问题^[12,13]。研究表明，采用高纯生铁或废钢等作炉料，加入适量si、b等元素，合理选用球化剂及孕育剂，可以大大提高了球铁的力学性能水平和生产质量的稳定性^[14,15]。经过多年的摸索，我国的广西玉柴集团、东风精密铸造有限公司已经生产出qt600-10、qt800-6等高性能的球铁件^[16]，在铸态高强韧球铁方面取得了一定成果。尽管如此，铸态高强韧球铁领域还存在许多关键技术仍待突破，因此，尚需要我们不断的去研究、探索。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以高纯生铁、废钢等为炉料，选定合金元素、增碳剂、球化剂以及孕育剂，确定相关工艺，以中频炉熔制合金并浇筑y型试样。

材料表征：使用万能材料试验机对铸态合成球铁进行力学性能测试，通过金相显微镜、硬度测试仪、光谱分析仪、电子探针等仪器对其组织及性能进行综合测试分析。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告；

第4－7周：按照研究方案，选定基本化学成分、合金元素、增碳剂、球化剂及孕育剂，确定熔炼工艺、球化及孕育处理工艺，熔制合金，制备待测试分析试样；

第8－12周：采用光谱成分分析仪、金相显微镜、硬度测试仪、万能材料性能试验机及电子探针等仪器设备分析其成分、组织和性能；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 张寅.iso 1083：2004球墨铸铁国际标准解读[j].铸造，2017，66（5）：512-516.

[2] 张伯明.六十年来我国铸铁材料的发展[j].铸造，2012,61（1）:1-10.

[3] larker r.固溶强化铁素体球墨铸铁[j].铸造,2010,59(06):622-627.