作為鋼的替代品，1949年人類開發(fā)了球墨鑄鐵。鑄鋼含碳量少于0.3%，而鑄鐵和球墨鑄鐵含炭量量則至少為3%。鑄鋼中的低含碳量使得作為游離石墨存在的碳不會(huì)形成結(jié)構(gòu)薄片。鑄鐵內(nèi)的碳天然形式是游離石墨薄片形式。在球墨鑄鐵內(nèi)，這種石墨薄片通過特殊的處理方法變化成微小的球體。這種改進(jìn)后的球體使得使得球墨鑄鐵比鑄鐵和鋼相比具有更加優(yōu)異的物理性能。正是這種碳的球狀微觀結(jié)構(gòu)，使得球墨鑄鐵具有更加良好的展延性和抗沖擊性，而鑄鐵內(nèi)部的薄片形式導(dǎo)致鑄鐵沒有展延性。通過鐵素體基體可獲得最佳的展延性,球墨鑄鐵內(nèi)部的球狀結(jié)構(gòu)也能夠消除鑄鐵內(nèi)部的薄片石墨容易產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象。在球墨鑄鐵的微觀照片中，可以看見裂縫游行到石墨球后終止。在球墨鑄鐵行業(yè)內(nèi)，這些石墨球稱為“裂縫終結(jié)者”，因?yàn)樗鼈兙哂凶柚箶嗔训哪芰Α?/p>

　　有時(shí)，球墨鑄鐵被稱為“兩個(gè)世界里最好的”金屬，意思是球墨鑄鐵具有鑄鋼的強(qiáng)度，也有鑄鐵優(yōu)異的抗腐蝕性。

　　與鑄鐵相比，球墨鑄鐵在強(qiáng)度方面具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度是60k，而鑄鐵的抗拉強(qiáng)度只有31k。球墨鑄鐵的屈服強(qiáng)度是40k，而鑄鐵并沒有顯示出屈服強(qiáng)度，并且最終出現(xiàn)斷裂。球墨鑄鐵的強(qiáng)度-成本比遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鑄鐵。球墨鑄鐵在耐腐蝕性方面與鑄鐵相同。

　　球墨鑄鐵的強(qiáng)度和鑄鋼的強(qiáng)度是可比的。球墨鑄鐵具有更高的屈服強(qiáng)度，其屈服強(qiáng)度最低為40k，而鑄鋼的屈服強(qiáng)度只有36k。在大部分市政應(yīng)用領(lǐng)域，如：水、鹽水、蒸汽等，球墨鑄鐵的耐腐蝕性和抗氧化性都超過鑄鋼。由于球墨鑄鐵的球狀石墨微觀結(jié)構(gòu)，在減弱振動(dòng)能力方面，球墨鑄鐵優(yōu)于鑄鋼，因此更加有利于降低應(yīng)力。選擇球墨鑄鐵的一個(gè)重要的原因在于球墨鑄鐵比鑄鋼成本低。球墨鑄鐵的低成本使得這種材料更加受歡迎，鑄造效率更高，也較少了球墨鑄鐵的機(jī)加工成本。

　　在遵守上述生產(chǎn)工藝流程的基礎(chǔ)上，整個(gè)井蓋鑄造過程嚴(yán)格按CJ/T3012-93標(biāo)準(zhǔn)控制產(chǎn)品質(zhì)量，并根據(jù)需要添加有色金屬和其他添加劑，使井蓋，井座承載力大，變形小，平整光滑。另外，該井蓋生產(chǎn)過程中所需材質(zhì)配方和鑄造工藝由省冶金產(chǎn)品監(jiān)督站質(zhì)量跟蹤監(jiān)督，在生產(chǎn)完成之后，按標(biāo)準(zhǔn)檢查井蓋的生產(chǎn)質(zhì)量，主要是對(duì)其尺寸結(jié)構(gòu)的檢查，參照表2執(zhí)行，并進(jìn)行承載力試驗(yàn).

　　采用QT500-7鑄態(tài)球墨鑄鐵，重量輕，強(qiáng)度高，韌性好，耐腐蝕，耐疲勞，成本適宜，與同規(guī)格尺寸灰鑄鐵井蓋相比，重量輕40%～50%，強(qiáng)度與舊式的灰鑄鐵井蓋相比高40%～50%.灰鑄鐵井蓋脆性大，容易斷裂。

　　從以上化學(xué)成分和物理性能數(shù)據(jù)比較得出，球墨鑄鐵無論從抗拉強(qiáng)度，延伸率，屈服強(qiáng)度以及極限載荷艇頭幾種材料決定性指標(biāo)都比灰鑄鐵高出很多，其化學(xué)成分各種數(shù)據(jù)比灰鑄鐵合理得多。并且具有良好的防盜性，防噪音性和防跳動(dòng)性，在外觀設(shè)計(jì)上表現(xiàn)比較美觀，值得廣大推廣及應(yīng)用。

　　1、汽車方面

　　(1)鑄態(tài)珠光體球墨鑄鐵曲軸和鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵汽車底盤零件分別在我國(guó)第二汽車廠、南京汽車廠和第一汽車廠相繼投產(chǎn)。這標(biāo)志著我國(guó)鑄態(tài)球墨鑄鐵生產(chǎn)達(dá)到了較高水平。與之相適應(yīng)的包外脫硫、雙聯(lián)法熔煉、瞬時(shí)孕育、孕育塊技術(shù)以及音頻檢測(cè)和熱分析快速分析等技術(shù)的采用，則標(biāo)志著我國(guó)大量流水生產(chǎn)汽車鑄件的技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平的差距正在縮小。

　　2、冶金因素

　　(2)試驗(yàn)研究了大斷面(壁厚大于120mm)球墨鑄鐵的冶金因素以及相應(yīng)的生產(chǎn)工藝措施。采用適量的釔基重稀土復(fù)合球化劑、強(qiáng)制冷卻、順序凝固、延后孕育，必要時(shí)添加微量銻、鉍等可防止球墨鑄鐵件中心部位的石墨畸變和組織疏松等，現(xiàn)已成功地制作了38噸重的大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，17.5噸重的柴油機(jī)體、截面為805mm的球墨鑄鐵軋輥等。

　　3、奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵

　　20世紀(jì)70年代初，幾乎同時(shí)中國(guó)、美國(guó)、芬蘭3個(gè)國(guó)家宣布研究成功了具有高強(qiáng)度、高韌性的奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵(國(guó)際上統(tǒng)稱ADI)，這種材質(zhì)的抗拉強(qiáng)度達(dá)1000MPa，因此它廣泛應(yīng)用于齒輪以及各種結(jié)構(gòu)件，與合金鋼相比，奧-貝球墨鑄鐵具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　4、球墨鑄鐵型材

　　我國(guó)已相繼建成幾個(gè)球墨鑄鐵管廠，且近幾年還將有幾個(gè)球墨鑄鐵管廠建成。2000年，我國(guó)年產(chǎn)離心鑄造球墨鑄鐵管達(dá)90萬(wàn)噸。此外，我國(guó)自行研制的水平連續(xù)鑄造球墨鑄鐵型材生產(chǎn)線已通過國(guó)家鑒定，并已有多家企業(yè)投產(chǎn)。再加上我國(guó)引進(jìn)的一條生產(chǎn)線，至2002年，我國(guó)年產(chǎn)球墨鑄鐵型材的能力達(dá)數(shù)萬(wàn)噸。

　　5、力學(xué)性能及其他性能

　　(5)系統(tǒng)地測(cè)定了稀土鎂球墨鑄鐵的力學(xué)性能及其他性能，為設(shè)計(jì)人員提供了有關(guān)數(shù)據(jù)。測(cè)定了稀土鎂球墨鑄鐵的比重、導(dǎo)熱性、電磁性等物理性能，結(jié)合金相標(biāo)準(zhǔn)研究了石墨和基體組織對(duì)球墨鑄鐵性能的影響規(guī)律。系統(tǒng)地測(cè)定了鐵素體球墨鑄鐵在常溫、低溫、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)條件下的各種性能。此外，還研究了稀土鎂球墨鑄鐵的應(yīng)力應(yīng)變性能、小能量多沖抗力和斷裂韌性，并開始用于指導(dǎo)生產(chǎn)。結(jié)合球墨鑄鐵齒輪的應(yīng)用，還系統(tǒng)地研究了球墨鑄鐵的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度，以及球墨鑄鐵齒輪的點(diǎn)蝕、剝落機(jī)理等。

　　6、稀土鎂球墨鑄鐵

　　在高強(qiáng)度低合金球墨鑄鐵方面，除了對(duì)銅、鉬研究較多外，還對(duì)鎳、鈮等進(jìn)行了研究。在利用天然釩鈦生鐵制作釩鈦合金球墨鑄鐵方面，國(guó)內(nèi)一些單位進(jìn)行了大量、系統(tǒng)的工作。中錳球墨鑄鐵雖然在性能上不夠穩(wěn)定，但多年來的系統(tǒng)研究與生產(chǎn)應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

　　在耐熱球墨鑄鐵方面，除了中硅球墨鑄鐵以外，系統(tǒng)研究了Si+Al總量對(duì)稀土鎂球墨鑄鐵抗生長(zhǎng)能力的影響。我國(guó)研制的RQTAL5Si5耐熱鑄鐵用作耐熱爐條的使用壽命是灰鑄鐵的3倍，是普通耐熱鑄鐵的2倍，并與日本Cr25Ni13Si2耐熱鋼的使用壽命相當(dāng)。

　　高鎳奧氏體球墨鑄鐵方面也取得了進(jìn)展，它在石油開采機(jī)械、化工設(shè)備、工業(yè)用爐器件上均取得了成功的應(yīng)用。

　　在耐酸球墨鑄鐵方面，我國(guó)生產(chǎn)的稀土高硅球墨鑄鐵比普通高硅鑄鐵的組織細(xì)小、均勻、致密，由此，抗蝕性能提高了10%～90%，并且其機(jī)械強(qiáng)度也有顯著改善。

　　7、稀土在球墨鑄鐵中的作用

　　稀土能使石墨球化。自從H. Morrogh最先使用鈰得到球墨鑄鐵以來，先后許多人研究了各種稀土元素的球化行為，發(fā)現(xiàn)鈰是最有效的球化元素，其他元素也均具有程度不等的球化能力。

　　結(jié)合國(guó)情，我國(guó)對(duì)稀土的球化作用進(jìn)行了大量研制工作，發(fā)現(xiàn)稀土元素對(duì)常用的球墨鑄鐵成分(C3.6～3.8wt%，Si2.0～2.5wt%)來說，很難獲得同鎂球墨鑄鐵那樣完整均勻的球狀石墨;而且，當(dāng)稀土量過高時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)各種變態(tài)形的石墨，白口傾向也增大，但是，如果是高碳過共晶成分(C>4.0wt%)，稀土殘留量為0.12～0.15wt%時(shí)，可獲得良好的球狀石墨。

　　根據(jù)我國(guó)鐵質(zhì)差、含硫量高(沖天爐熔煉)和出鐵溫度低的情況，加入稀土是必要的。球化劑中鎂是主導(dǎo)元素，稀土一方面可促進(jìn)石墨球化;另一方面克服硫以及雜質(zhì)元素的影響以保證球化也是必須的。

　　稀土防止干擾元素破壞球化。研究表明，當(dāng)干擾元素Pb、Bi、Sb、Te、Ti等總量為0.05wt%時(shí)，加入0.01wt%(殘余量)的稀土，可以完全中和干擾，并可抑制變態(tài)石墨的產(chǎn)生。我國(guó)絕大部分的生鐵中含有鈦，有的生鐵中含鈦高達(dá)0.2～0.3wt%，但稀土鎂球化劑由于能使鐵中的稀土殘留量達(dá)0.02～0.03wt%，故仍可保證石墨球化良好。如果在球墨鑄鐵中加入0.02～0.03wt%Bi，則幾乎把球狀石墨完全破壞;若隨后加入0.01～0.05wt%Ce，則又恢復(fù)原來的球化狀態(tài)，這是由于Bi和Ce形成了穩(wěn)定的化合物。

　　稀土的形核作用。20世紀(jì)60年代以后的研究表明，含鈰的孕育劑可使鐵液在整個(gè)保持期中增加球數(shù)，使最終的組織中含有更多的石墨球和更小的白口傾向。經(jīng)研究還表明，含稀土的孕育劑可改善球墨鑄鐵的孕育效果并顯著提高抗衰退的能力。加入稀土可使石墨球數(shù)增多的原因可歸結(jié)為：稀土可提供更多的晶核，但它與FeSi孕育相比所提供的晶核成分有所不同;稀土可使原來(存在于鐵液中的)不活化的晶核得以長(zhǎng)大，結(jié)果使鐵液中總的晶核數(shù)量增多。