高鎳發(fā)動機排氣管具有很好的高溫使用性能，其最高使用溫度可達925℃。高鎳球鐵在汽車零部件上主要用于高性能發(fā)動機排氣管、渦輪增壓器殼等耐熱件的制造上。國內(nèi)在這方面所做工作較少，隨著汽車發(fā)動機性能的不斷提升，對發(fā)動機排氣管的使用性能要求越來越高，高鎳球鐵在汽車發(fā)動機排氣管等耐熱鑄件上的應(yīng)用會進一步增加。

高鎳球鐵材質(zhì)開發(fā)主要是按照德國高鎳鑄鐵牌號GGG-NiSiCr3552和NiSiCr3532，以實現(xiàn)其國產(chǎn)化的目的。

進行40kg/爐的試棒與階梯試樣澆注試驗，在要求范圍內(nèi)進行Si、Mn、Cr的調(diào)整，達到規(guī)定化學成分要求。球化劑均采用低稀土球化劑進行球化處理，即加入量為1.6%，孕育即采用75SiFe，加入量為0.8%。主要為了摸索高鎳球鐵的常規(guī)力學性能、退火性能、球化與孕育趨勢、流動性能、收縮率等方面的基礎(chǔ)參數(shù)。

試驗結(jié)果如下：

1)基體組織主要為奧氏體組織，由于存在較高的Mn、Cr合金含量，基體中沿晶界處存在碳化物組織。

2)在正常球化時，試棒力學性能（常規(guī)與退火后）可達到德國高鎳球鐵標準要求，即抗拉強度＞370N/mm2，伸長率＞10%。

3)球化狀況不穩(wěn)定，試棒金相組織出現(xiàn)大量的枝晶點狀的過冷石墨或蠕蟲狀衰退石墨，球化率低，嚴重惡化試棒力學性能。球化不良的原因分析可能主要源于以下方面。一方面是由于鐵液中存在大量的合金元素，合金總量達到40%左右，致使鐵液產(chǎn)生嚴重的過冷傾向，石墨化不好，石墨擴散不均勻，濃度起伏大，同時本身鐵液含碳量又較低（NiSiCr3552<2%,NiSiCr3552<2.4%），這均導(dǎo)致石墨均勻球化與長大變得非常困難，致使球化不良；另一方面，稀土（主要指輕稀土）對高鎳球鐵的球化會產(chǎn)生不利影響，當高鎳球鐵中的鈰含量達到0.003%，則將促進球化嚴重衰退而得不到圓整的石墨球，故國外處理高鎳球鐵均采用鎳鎂合金或鎳硅鎂合金等來進行高鎳球鐵的球化處理，以鎂來作為單純的球化元素。因此，球化與孕育處理應(yīng)作為材料試驗的重點工作。

4)高鎳球鐵的流動性能通過試棒澆注可以發(fā)現(xiàn)其粘稠度很高，溫度越低，流動性能越差，鐵液流動遲緩，較正常鐵液流速緩慢，且收縮傾向很大，但通過對階梯試樣澆注發(fā)現(xiàn)其充型能力尚較好，故若進行排氣管鑄件澆注時應(yīng)注意建立高的液壓力與科學合理的補縮系統(tǒng)。

5)通過澆注試樣的尺寸測量，本牌號高鎳球鐵鑄件收縮率應(yīng)在1.3%左右，為工藝設(shè)計提供參數(shù)。

試驗發(fā)現(xiàn)，高鎳球鐵的球化存在明顯的不良狀況，改善球化是生產(chǎn)高鎳球鐵的重要環(huán)節(jié)。

由于高鎳球鐵的使用性能是由其合金化所保障的，所以我們在合金化上很少能開展工作，鐵液的過冷是客觀存在的。于是，在圍繞球化和孕育技術(shù)處理方面進行了系統(tǒng)的試驗工作。

1)球化處理方面

繼續(xù)采用低稀土球化劑進行球化處理試驗，加入比例為1.2%～1.8%，探討球化穩(wěn)定可行性；試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單純改變球化劑加入量對球化效果影響不大。

2)孕育處理方面

孕育處理主要采取了兩方面工作，高效孕育劑試驗與大劑量孕育試驗。

高效孕育劑試驗采用富士科250-900型孕育劑搭配試驗，250-900含有少量的鈣、鋁、鋇，可促進形核，抑制碳化物形成，延長孕育衰退時間；對提高球鐵的球化率、減少鑄件的壁厚敏感性、延緩孕育衰退有明顯、穩(wěn)定一致的效果，我們采用的加入量分別為0.25%和0.35%?？梢姡捎酶咝г杏齽τ诟纳魄蚧哂幸欢ǖ男Ч?，但基體的石墨球不夠圓整，存在點狀石墨，尤其在搭子等厚大部位處。大劑量的孕育試驗，我們主要是將孕育劑加入量提高，在1.0%～1.2%范圍內(nèi)進行，以促進石墨化，減小鐵液過冷傾向。

可見，在采用大劑量孕育時，促進了石墨化，點狀石墨和枝晶狀石墨完全消失，球化級別可以達到3～4級，可以滿足基體球化要求。（子云）