球墨铸铁基本知识讲座(富士和)
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《铸铁基本知识讲座》
铁牌号用“QT”标明，其后两组数值 表示最低抗拉强度极限和延伸率。
➢ 如QT450-10、QT600-2、QT800-2
整理课件
球墨铸铁的应用
➢ 有时可代替铸钢和可锻铸铁在机械制造工业中 得到了广泛应用。
➢ 可以用球墨铸铁来代替钢制造某些重要零件， 如曲轴、连杆、轴等。
整理课件
• 表面淬火 有些铸件如机床导轨、缸体内壁等，因需要提 高硬度和耐磨性，可进行表面淬火处理，如高频表面淬火， 火焰表面淬火和激光加热表面淬火等。淬火后表面硬度可 达50HRC～55HRC。
整理课件
第2节 球墨铸铁
• 球墨铸铁的石墨呈球状，使其具有很高的 强度，又有良好的塑性和韧性。其综合机 械性能接近于钢，因其铸造性能好，成本 低廉，生产方便，在工业中得到了广泛的 应用。
整理课件
1.灰铸铁的化学成分
❖ 碳含量一般控制在： 2.5%～4.0% 硅含量一般控制在：1.0%～2.0%。
整理课件
灰铸铁的组织
整理课件
灰铸铁的力学性能
❖ 灰口铸铁的抗拉强度和塑性都很低，这是石墨对 基体的严重割裂所致。石墨强度、韧性极低，相 当于钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效 截面，并引起应力集中。石墨越多，越大，对基 体的割裂作用越严重，其抗拉强度越低
整理课件
内因---化学成分
2、 S 是阻碍石墨化的元素。硫强烈促进白口化， 并使铸铁的铸造性能和机械性能恶化。少量硫即 可生成FeS(或MnS)。FeS与铁形成低熔点(约 980℃)共晶体，沿晶界分布。因此限定硫的含量 在0.15%以下。 锰是阻碍石墨化的元素，能溶于铁素体和渗碳体 中，增强铁、碳原子间的结合力，扩大奥氏体区， 阻止共析转变时的石墨化，促进珠光体基体的形 成。锰还能与硫生成MnS，减少硫的有害作用。 锰含量一般为0.5%～1.4%。
➢ 如QT450-10、QT600-2、QT800-2
整理课件
球墨铸铁的应用
➢ 有时可代替铸钢和可锻铸铁在机械制造工业中 得到了广泛应用。
➢ 可以用球墨铸铁来代替钢制造某些重要零件， 如曲轴、连杆、轴等。
整理课件
• 表面淬火 有些铸件如机床导轨、缸体内壁等，因需要提 高硬度和耐磨性，可进行表面淬火处理，如高频表面淬火， 火焰表面淬火和激光加热表面淬火等。淬火后表面硬度可 达50HRC～55HRC。
整理课件
第2节 球墨铸铁
• 球墨铸铁的石墨呈球状，使其具有很高的 强度，又有良好的塑性和韧性。其综合机 械性能接近于钢，因其铸造性能好，成本 低廉，生产方便，在工业中得到了广泛的 应用。
整理课件
1.灰铸铁的化学成分
❖ 碳含量一般控制在： 2.5%～4.0% 硅含量一般控制在：1.0%～2.0%。
整理课件
灰铸铁的组织
整理课件
灰铸铁的力学性能
❖ 灰口铸铁的抗拉强度和塑性都很低，这是石墨对 基体的严重割裂所致。石墨强度、韧性极低，相 当于钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效 截面，并引起应力集中。石墨越多，越大，对基 体的割裂作用越严重，其抗拉强度越低
整理课件
内因---化学成分
2、 S 是阻碍石墨化的元素。硫强烈促进白口化， 并使铸铁的铸造性能和机械性能恶化。少量硫即 可生成FeS(或MnS)。FeS与铁形成低熔点(约 980℃)共晶体，沿晶界分布。因此限定硫的含量 在0.15%以下。 锰是阻碍石墨化的元素，能溶于铁素体和渗碳体 中，增强铁、碳原子间的结合力，扩大奥氏体区， 阻止共析转变时的石墨化，促进珠光体基体的形 成。锰还能与硫生成MnS，减少硫的有害作用。 锰含量一般为0.5%～1.4%。
关于球墨铸铁的培训资料
纳米材料
新材料的研究与应用
熔炼技术的优化
数值模拟技术的应用
智能化生产
生产工艺的改进与创新
球墨铸铁在各领域的发展趋势
随着汽车轻量化和节能环保的需求不断增加，球墨铸铁在汽车领域的应用将进一步扩大。
汽车领域
随着建筑业的快速发展，球墨铸铁在建筑领域的应用也将逐渐增加。
建筑领域
随着机械制造业的发展，球墨铸铁在机械制造领域的应用将更加广泛。
球墨铸铁具有良好的加工性能和焊接性能，能够满足各种复杂零件的制造要求。
球墨铸铁最早由法国人于19世纪70年代发明，早期主要用于制造汽车、拖拉机等机械零件。
随着科技的发展，球墨铸铁的制备工艺不断改进，应用领域也不断扩大，现已广泛应用于建筑、化工、电力、矿山等领域。
球墨铸铁的历史与发展
球墨铸铁的应用场景
孕育剂加入
在铁水浇注后、凝固前，通过孕育剂促进石墨晶核的形成，提高球墨铸铁的力学性能。
球化与孕育
冷却
根据铸件的大小和壁厚选择合适的冷却速度，确保铸件在规定时间内完全凝固。
清理
去除铸件表面的残留物、粘砂、冷隔等缺陷，保证铸件表面质量。
冷却与清理
03
球墨铸铁的性能优化
镁元素
镁元素是球墨铸铁中重要的合金元素，它可以提高材料的强度、韧性和耐磨性。适量的镁可以提高材料的拉伸强度，但过量的镁则会降低材料的韧性。
2023
关于球墨铸铁的培训资料
CATALOGUE
目录
球墨铸铁概述球墨铸铁的生产工艺球墨铸铁的性能优化球墨铸铁的环保与安全事项球墨铸铁的未来发展趋势球墨铸铁的常见问题及解决方案
01
球墨铸铁概述
1
定义与特性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
新材料的研究与应用
熔炼技术的优化
数值模拟技术的应用
智能化生产
生产工艺的改进与创新
球墨铸铁在各领域的发展趋势
随着汽车轻量化和节能环保的需求不断增加，球墨铸铁在汽车领域的应用将进一步扩大。
汽车领域
随着建筑业的快速发展，球墨铸铁在建筑领域的应用也将逐渐增加。
建筑领域
随着机械制造业的发展，球墨铸铁在机械制造领域的应用将更加广泛。
球墨铸铁具有良好的加工性能和焊接性能，能够满足各种复杂零件的制造要求。
球墨铸铁最早由法国人于19世纪70年代发明，早期主要用于制造汽车、拖拉机等机械零件。
随着科技的发展，球墨铸铁的制备工艺不断改进，应用领域也不断扩大，现已广泛应用于建筑、化工、电力、矿山等领域。
球墨铸铁的历史与发展
球墨铸铁的应用场景
孕育剂加入
在铁水浇注后、凝固前，通过孕育剂促进石墨晶核的形成，提高球墨铸铁的力学性能。
球化与孕育
冷却
根据铸件的大小和壁厚选择合适的冷却速度，确保铸件在规定时间内完全凝固。
清理
去除铸件表面的残留物、粘砂、冷隔等缺陷，保证铸件表面质量。
冷却与清理
03
球墨铸铁的性能优化
镁元素
镁元素是球墨铸铁中重要的合金元素，它可以提高材料的强度、韧性和耐磨性。适量的镁可以提高材料的拉伸强度，但过量的镁则会降低材料的韧性。
2023
关于球墨铸铁的培训资料
CATALOGUE
目录
球墨铸铁概述球墨铸铁的生产工艺球墨铸铁的性能优化球墨铸铁的环保与安全事项球墨铸铁的未来发展趋势球墨铸铁的常见问题及解决方案
01
球墨铸铁概述
1
定义与特性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
铸造球铁球化的深度讲解和控制
碳主要结晶成游离状态的石墨。其中碳主要 以片状石墨形状存在，断口为暗灰色，常见 的铸铁件多数是灰口铸铁。
球化的基本知识和控制
一、球化的基本知识 2、铸铁的基本种类 b) 球墨铸铁
铁水在浇注前经球化处理，其中碳大部分或全部以 球状石墨形式存在，机械性能高，生产工艺比可锻 铸铁简单，近年来日益得到广泛的应用。
球化的基本知识和控制
一、球化的基本知识 4、球铁的基本要求和标准(续) GMW10中球铁的机械性能要求
球化的基本知识和控制
一、球化的基本知识 4、球铁的基本要求和标准(续) 对于球铁化学成份和机械性能标准的分析可以得出以下结论： 影响球铁拉伸强度规格的化学成份主要是： Cu Mn
提高Cu和Mn的含量，球铁的拉伸强度和硬度都将上升，不同之处在于： Cu对于硬度的影响较小，而Mn对于硬度影响较大。 随着拉伸强度，硬度的提高，材料的延伸率将下降。 案例：目前泛亚开发中的C14曲轴要求在700拉伸强度下达到6以上的延伸 率，供应商无法达到，sourcing困难。
F‘
共析转变发生727℃（水平线PSK），反应 式为： K‘
共析转变的产物是铁素体与渗碳体的机械 混合物。 同理，奥氏体在738度将产生共析转变， 产物是铁素体与石墨。 C 图1
C
球化的基本知识和控制
一、球化的基本知识 1、基础知识储备（续）
Fe-C相图分析－－－特性线
F‘
ES线是碳在奥氏体中的溶解度曲线。 奥氏体的最大溶碳量是在1148℃时，可以溶解 2.11%的碳。而在727℃时，溶碳量仅为 0.77%，因此含碳量大于0.77%的合金，从 1148℃冷到727℃的过程中，将自奥氏体中 析出渗碳体，这种渗碳体称为二次渗碳体 (Fe3CII)。 如果是按照Fe-C图，则从奥氏体 中析出石墨，被称为为二次石墨。 图1 K‘
球墨铸管基本知识
目录：一：球墨铸铁（1—10）二：球墨铸管制造工艺（10—11）三：一、球墨铸铁球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。
球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。
球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。
所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。
（成分——性能——历史——应用——制造步骤——发展前途——历史争论）成分：生铁是含碳量大于2％的铁碳合金，工业生铁含碳量一般在2.5%--4%，并含C、SI、Mn、S、P等元素，是用铁矿石经高炉冶炼的产品。
根据生铁里碳存在形态的不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。
析出的石墨呈球形的铸铁。
球状石墨对金属基体的割裂作用比片状石墨小，使铸铁的强度达到基体组织强度的70～90％，抗拉强度可达120kgf/mm2，并且具有良好的韧性。
球墨铸铁除铁外的化学成分通常为：含碳量3.6～3.8％，含硅量2.0～3.0％，含锰、磷、硫总量不超过1.5％和适量的稀土、镁等球化剂。
性能：球铁铸件差不多已在所有主要工业部门中得到应用，这些部门要求高的强度、塑性、韧性、耐磨性、耐严球墨铸铁重的热和机械冲击、耐高温或低温、耐腐蚀以及尺寸稳定性等。
为了满足使用条件的这些变化、球墨铸铁现有许多牌号，提供了机械性能和吻理性能的一个很宽的范围。
如国际标准化组织ISO1083所规定的大多数球墨铸铁铸件，主要是以非合金态生产的。
显然，这个范围包括抗拉强度大于800牛顿/毫米，延伸率为2%的高强度牌号。
另一个极端是高塑性牌号，其延伸率大于17%，而相应的强度较低(最低为370牛顿/毫米勺。
强度和延伸率并不是设计者选择材料的唯一根，而其它决定性的重要性能还包括屈服强度、弹性模数、耐磨性和疲劳强度、硬度和冲击性能。
铸铁知识讲座
三、常用普通铸铁
（一）灰铸铁 见表3 14， HT 表示 灰铸” 表示“ 见表3-14，“HT”表示“灰铸”，后面的数字表示最低抗拉强 度值。的化学成分范围是 ： Wc2.5% ～ 4.0%, WSi1.0% ～ 3.0%, 15% WMn0.5%～1.3%, WP≤0.3%，WS≤0.15%。 灰铸铁的组织是片状石墨和钢的基体组成， 灰铸铁的组织是片状石墨和钢的基体组成，根据共析阶段石 墨化进行的程度不同可分为铁素体、铁素体+珠光体、珠光体三种。 墨化进行的程度不同可分为铁素体、铁素体+珠光体、珠光体三种。
（二）影响铸铁石墨化的因素 1.冷却速度的影响 冷却速度的影响 在化学成分相同的情况下，缓慢冷却有利于石墨化的充分进行， 在化学成分相同的情况下，缓慢冷却有利于石墨化的充分进行， 易得到灰铸铁；冷却速度加快，不利于石墨化， 易得到灰铸铁；冷却速度加快，不利于石墨化，甚至使石墨化来不 及进行，得到白口铸铁。 及进行，得到白口铸铁。 2.化学成分的影响 碳和硅对铸铁的石墨化有决定性作用。 碳和硅对铸铁的石墨化有决定性作用。含碳量越多越易形成石 墨晶核，而硅促进石墨成核。综合考虑碳和硅对铸铁的影响， 墨晶核，而硅促进石墨成核。综合考虑碳和硅对铸铁的影响，将硅 量折合成相当的碳量， 量折合成相当的碳量，把实际的含碳量与折合成的碳量之和称为碳 当量。根据碳当量不同确定其组织。 当量。根据碳当量不同确定其组织。
铁素体可锻铸铁具有较高的塑性和韧性，比钢的铸造性能好， 铁素体可锻铸铁具有较高的塑性和韧性，比钢的铸造性能好， 所以生产中应用较多。 所以生产中应用较多。珠光体可锻铸铁的强度和耐磨性比铁素体 可锻铸铁高，可用来制造强度和耐磨性要求较高的零件。 可锻铸铁高，可用来制造强度和耐磨性要求较高的零件。 可锻铸铁的石墨化退火工艺曲线。加热到900～980℃， 可锻铸铁的石墨化退火工艺曲线。加热到900～980℃，白口铸 900 铁的组织转变为奥氏体和渗碳体。经充分保温， 铁的组织转变为奥氏体和渗碳体。经充分保温，渗碳体分解成奥氏 体加石墨。石墨在各个方向上的长大速度几近相似。呈团絮状。 体加石墨。石墨在各个方向上的长大速度几近相似。呈团絮状。在 720～760℃，奥氏体中析出二次石墨， 720～760℃，奥氏体中析出二次石墨，依附在原有的石墨上使其继 续长大。 续长大。 在760～720℃共析转变区间: 760～720℃共析转变区间: 共析转变区间 ①应以极缓慢的冷却速度（3～5℃/h）通过； 应以极缓慢的冷却速度（ 5℃/h）通过； ②冷至略低于共析转变温度范围作长时间保温,保证奥氏体转 冷至略低于共析转变温度范围作长时间保温, 变为铁素体+石墨，得到铁素体可锻铸铁。随炉缓冷至800 880℃， 800～ 变为铁素体+石墨，得到铁素体可锻铸铁。随炉缓冷至800～880℃， 使奥氏体析出二次石墨，然后出炉空冷，得到珠光体可锻铸铁。 使奥氏体析出二次石墨，然后出炉空冷，得到珠光体可锻铸铁。
培训-铸铁基础知识
3.3 铸件的力学性能（续）
3.3.2 铸件硬度 铸件的硬度也是产品质量要求中的一个重 要数据，它反应的是铸件抵抗局部变形的能 力。主用是通过硬度试验设备来检测的。主 要原理就是用一个硬的探头去压铸件，压痕 越大，硬度越低；反之，硬度越高。 3.3.3 铸件的其他力学性能 铸件的其他力学性能还包括：抗冲击、弹 性模量、疲劳强度等。由于我们公司产品暂 不做要求，所以这里不作进一步介绍。
5 球铁
5.1 球铁的定义及常规要求 5.2 球铁的配料、熔炼工艺
5.1 球铁的定义及常规要求
定义：球铁是指用球化剂处理铁液后， 石墨呈现球状的铸铁。 常规要求： 球化率、石墨大小、珠光体含量、 硬度、抗拉强度
5.2 球铁的配料、熔炼工艺
5.2.1 球铁的成分选取及炉料配比
根据球铁牌号的不同，成分标准也相应 不同。
2.9~3.2 1.4~1.7 0.9~1.1
灰铁的炉料配比一般为：
生铁：25～35％ + 回炉料：40～60％ + 废钢：10～30％
4.2 灰铸铁的配料、熔炼工艺（续）
4.2.2
灰铸铁熔炼工艺
①保证原材料（生铁、废钢、回炉料）没有严重锈蚀或 粘砂，加入的铁合金（锰铁、硅铁）块度小于50mm。 ②加料顺序：新生铁－增碳剂－回炉料－废钢－铁合金 （锰铁等），这样有利熔化速度和减少成分烧损。 ③进行炉前光谱分析时，要在1400℃左右取样，取样时 电炉应该是保温状态。需添加小料时，应升温到 1540℃左右过热3分钟左右，提高铁液纯净度。 ④出炉温度应该控制在规定范围内（针对产品） ⑤铁水包预热：新铁水包，使用铁液烫包；旧铁水包刷 好碳灰涂料后进行烘烤至暗红色（650℃左右）
铸造技术培训内容讲诉
铸造技术培训第1章基础知识第1节铸铁铸铁是一种含碳量在2.0%以上的铁碳合金。
碳、硅、锰、磷、硫是铸铁的主要合金元素，通常称之为铸铁的五大元素。
此外，铸铁中还含有多种微量元素，如：钛、钒、铬、铜、砷、铝、铅、镁、铋、锡等。
1．铸铁的分类、特征及用途1）分类根据碳在铸铁中存在的形式和断口特征，可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁。
根据石墨的形状，灰口铸铁又可分为普通灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁。
根据使用性能，铸铁可分为灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、冷硬铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。
根据化学成分，铸铁可分为普通铸铁和合金铸铁。
按照合金元素的含量不同，合金铸铁又可分为低合金铸铁（合金元素含量小于3%）、中合金铸铁（合金元素含量3～10%）和高合金铸铁（合金元素含量大于10%）。
2）特征及用途铸铁的特征及主要用途见表7.1.1。
表7.1.12．铸铁的凝固1）碳当量碳当量表示铸铁中硅和磷对铁碳共晶综合影响的指标，用来估计某一铸铁成分在一定冷却速度时接近共晶的程度。
CE=C+1/3（Si+P）式中CE——碳当量（%）；C——总碳含量（%）；Si——硅含量（%）；P——含磷量（%）。
2）共晶度普通铸铁中含碳量与共晶点含碳量的比值。
反映铸铁成分接近共晶的程度。
Sc=C/[4.26-1/3（Si+P）]Sc——共晶度；C——总碳含量（%）；Si——硅含量（%）；P——含磷量（%）。
3）铸铁冷却曲线冷却曲线反映铸铁合金的凝固结晶情况，是快速测定铸铁碳当量和碳、硅含量的依据。
典型的铸铁冷却曲线见图7.1.1。
图7.1.1 铸铁的冷却曲线4）铸铁的凝固结晶过程及其组织根据碳当量或共晶度，铸铁可分为CE＜4.26%或Sc＜1为亚共晶铸铁、CE=4.26%或Sc=1为共晶铸铁、CE＞4.26%或Sc＞1为过共晶铸铁。
表7.1.2 铸铁的组织2.F为铁素体，G为石墨，P为珠光体，C为渗碳体。
3．影响铸铁组织和性能的因素灰铸铁金相组织包括石墨与金属基体两个部分。
球墨铸铁基本知识讲座(富士和)课件.
●球墨铸铁产生机理(1)：
◎没有人能解释球墨铸铁的形成原因
原汤 + 球化剂 =球墨铸铁
片状石墨 球 化 处 理
元素：
球状石墨
• 镁 Mg • 钙 Ca • 铈 Ce • 镧 La •钇Y
载体: • 金属 Mg • 合金 NiMg • 镁硅铁 MgFeSi • 混合稀土金属
FUJIWA MACHINERY INDUSTRY (KUNSHAN) CO., LTD.
CE=C+(Si+P) / 3
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●球化温度
◎球化温度过高,容易导致球化不良发生 2004年10月生产4F2ERH 不良发生对策:对作 排气管时球化温度过高,导 业员进行教育训练 致球化时间仅47秒,浇注首 温:1512℃,该桶铁水浇注 不良流动对策:测球 后发现ND球化率仅60%, 化前温度/管制球化 在线隔离 . 时间60秒以上 原因: 溶解作业员测温时 未依标准作业,显示器温度 仍在上升时停止测温 FBM-2因置场问题， 仍测浇注首温，管制 球化后首温1480℃↓
●球墨铸铁的种类(2)
富士和生产的大多数球铁为高硅高钼球铁,如:
◎排气管 ◎涡轮壳 ◎ELBOW
其主要特性为: 耐高温, 耐腐蚀.
Mo 0.5 ～1.1%
发动机部品工作温度： FCD 750℃ 高硅高钼840℃ Ni奥氏体900℃
Si 3.75 ～4.5%
FUJIWA MACHINERY INDUSTRY (KUNSHAN) CO., LTD员
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球墨铸铁概述介绍课件
04
浇注控制：控 制浇注速度， 保证球墨铸铁 的成型质量
球墨铸铁的质量控 制
化学成分的控制
碳含量：控制碳含量在2 硅含量：控制硅含量在0 锰含量：控制锰含量在0 磷含量：控制磷含量在0 硫含量：控制硫含量在0 稀土含量：控制稀土含量在0
球化处理工艺的控制
01
球化剂的选择： 选择合适的球化 剂，保证球化效
果
02
球化处理温度： 控制球化处理温 度，保证球化效
果
03
球化处理时间： 控制球化处理时 间，保证球化效
果
04
球化处理搅拌： 控制球化处理搅 拌，保证球化效
果
05
球化处理后处理： 控制球化处理后 处理，保证球化
效果
06
球化处理质量检 测：控制球化处 理质量检测，保
证球化效果
铸件质量的检测与控制
原材料质量控制： 选择优质原材料， 确保化学成分和物 理性能符合要求
冲天炉：适用于中小型球墨铸铁生产，具有 生产效率高、能耗低、环保性能好等优点。
熔炼炉：适用于大型球墨铸铁生产，具有生 产效率高、能耗低、环保性能好等优点。
熔炼工艺的控制
温度控制：严 格控制熔炼温 度，确保球墨 铸铁的质量
01
脱氧控制：采用 合适的脱氧方法， 防止氧化物对球 墨铸铁的影响
03
02
成分控制：精 确控制合金成 分，保证球墨 铸铁的性能
球墨铸铁的生产工艺和技术不断创新，提高了产品质量 和生产效率，降低了生产成本，增强了市场竞争力。
谢谢
冲击性能。
耐磨损：球墨铸铁
3
的耐磨性优于灰口
铸铁，适用于耐磨
损的部件。
耐腐蚀：球墨铸铁
4
关于球墨铸铁的培训资料
孕育
在球化后，加入孕育剂，促进石墨球的析出，提高球墨铸铁的力学性能。
冷却与清理
冷却
将铸件从铸型中取出，进行自然或强制冷却。
清理
去除铸件表面残留的型砂、杂质等，保证铸件表面质量。
03
球墨铸铁的性能优化
合金元素的影响
镁元素
镁元素可以有效地提高球墨铸铁的强度和延展性 ，同时还能优化其淬透性和耐磨性。
机械制造
用于制造各种机械设备的结构件、 传动件和耐磨件等。
建筑行业
用于制造建筑结构件、桥梁、管道 等基础设施。
其他领域
如航空航天、船舶制造、石油化工 等领域也有应用。
02
球墨铸铁的生产工艺
原材料准备
铁水
球化剂
通常使用含碳量较低的生铁、废钢以及回炉 料作为主要原料。
通常采用镁、稀土镁合金等作为球化剂。
总结词
球墨铸铁在其他行业中也有广泛的应用，如化工、食品、医疗器械等。
详细描述
球墨铸铁具有较好的耐腐蚀性和卫生性能，适用于制造与流体接触的零件和设备 ，如阀门、管道、容器等。此外，球墨铸铁的轻量化和美观性使其在某些非承重 部件中也有应用。
THANKS
谢谢您的观看
检测和质量控制技术提升
随着市场竞争的加剧，检测和质量控制技术显得越来越重要，需 要不断提升。
技术标准和规范不完善
目前球墨铸铁的技术标准和规范还不够完善，给企业的生产和技 术研发带来了一定的困扰。
产业政策与法规变化
环保政策趋严
政府对环保的重视程度不断提高，对企业的环保要求也越来越严 格，这给球墨铸铁的生产带来了新的挑战。
遵循安全操作规程
进行严格的岗位安全培训，确保员工掌握安全操作规程，避免 事故发生。
在球化后，加入孕育剂，促进石墨球的析出，提高球墨铸铁的力学性能。
冷却与清理
冷却
将铸件从铸型中取出，进行自然或强制冷却。
清理
去除铸件表面残留的型砂、杂质等，保证铸件表面质量。
03
球墨铸铁的性能优化
合金元素的影响
镁元素
镁元素可以有效地提高球墨铸铁的强度和延展性 ，同时还能优化其淬透性和耐磨性。
机械制造
用于制造各种机械设备的结构件、 传动件和耐磨件等。
建筑行业
用于制造建筑结构件、桥梁、管道 等基础设施。
其他领域
如航空航天、船舶制造、石油化工 等领域也有应用。
02
球墨铸铁的生产工艺
原材料准备
铁水
球化剂
通常使用含碳量较低的生铁、废钢以及回炉 料作为主要原料。
通常采用镁、稀土镁合金等作为球化剂。
总结词
球墨铸铁在其他行业中也有广泛的应用，如化工、食品、医疗器械等。
详细描述
球墨铸铁具有较好的耐腐蚀性和卫生性能，适用于制造与流体接触的零件和设备 ，如阀门、管道、容器等。此外，球墨铸铁的轻量化和美观性使其在某些非承重 部件中也有应用。
THANKS
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检测和质量控制技术提升
随着市场竞争的加剧，检测和质量控制技术显得越来越重要，需 要不断提升。
技术标准和规范不完善
目前球墨铸铁的技术标准和规范还不够完善，给企业的生产和技 术研发带来了一定的困扰。
产业政策与法规变化
环保政策趋严
政府对环保的重视程度不断提高，对企业的环保要求也越来越严 格，这给球墨铸铁的生产带来了新的挑战。
遵循安全操作规程
进行严格的岗位安全培训，确保员工掌握安全操作规程，避免 事故发生。
球铁基础培训综述
• 球墨铸铁在我国的发展经历了三个阶段： 1. 1950~1958，镁球墨铸铁阶段，主要是从无到有，从小到大。 2. 1959~1964，稀土镁球墨铸铁的研究阶段。 3. 1965至今，稀土镁球墨铸铁的推广和大规模的工业上产。 • 球墨铸铁的定义： 球墨铸铁是指铁液经过球化剂处理而不是热处理，使石墨大部分或全 部为成球状，有时也有少量团状等形态石墨的铸铁。
• 一、珠光体球墨铸铁的性能和应用 珠光体球墨铸铁是指基体组织中珠光体的量约占80％以上，其余为铁素 体的一种球墨铸铁，如QT600-3 、QT700-2、和QT800-2三种牌号球墨铸铁 属于这一类型。通常采用正火处理获得，但有时亦可采用加入合金元素并配 合其它工艺措施得到铸态珠光体球铁。 珠光体具有很高的抗拉强度，尤其是它的屈服强度高。 • 二、铁素体球墨铸铁的性能和应用 是指基体组织中铁素体的量约占80％以上，其余为珠光体的一种球墨铸 铁。典型的牌号有QT400-18、QT450-10。它们一般是经高、低温两阶段石 墨化退火或仅有低温石墨化退火得到，但也有铸态直接获得的。 • 三、铁素体珠光体混和基体球墨铸铁的性能和应用 典型的牌号有QT500-7 • 四、贝氏体球墨铸铁 用等温淬火的工艺可得到贝氏体球墨铸铁。它的抗拉强度可达 1200~1500MPa.
球铁性能
• 力学性能： a. 静载荷性能：抗拉强度，延伸率，硬度。 b. 动载荷性能： 冲击韧度。 c. 低温性能。 • 工艺性能： a. 铸造性能：由于碳当量高，流动性好； b. 切削性能：由于有较多的石墨，有润滑作用，切削性能好于钢。 • 使用性能： 耐蚀性（煤气管），耐磨性等
球墨铸铁的分类
3.5 ¡ « 3.9
Ȧ ´À í£ ¨µ È 3.3 ¡ « 3.7 2.8~3.1 ¡ Ü 0.5 ´ Î ã𠻣 ©
• 一、珠光体球墨铸铁的性能和应用 珠光体球墨铸铁是指基体组织中珠光体的量约占80％以上，其余为铁素 体的一种球墨铸铁，如QT600-3 、QT700-2、和QT800-2三种牌号球墨铸铁 属于这一类型。通常采用正火处理获得，但有时亦可采用加入合金元素并配 合其它工艺措施得到铸态珠光体球铁。 珠光体具有很高的抗拉强度，尤其是它的屈服强度高。 • 二、铁素体球墨铸铁的性能和应用 是指基体组织中铁素体的量约占80％以上，其余为珠光体的一种球墨铸 铁。典型的牌号有QT400-18、QT450-10。它们一般是经高、低温两阶段石 墨化退火或仅有低温石墨化退火得到，但也有铸态直接获得的。 • 三、铁素体珠光体混和基体球墨铸铁的性能和应用 典型的牌号有QT500-7 • 四、贝氏体球墨铸铁 用等温淬火的工艺可得到贝氏体球墨铸铁。它的抗拉强度可达 1200~1500MPa.
球铁性能
• 力学性能： a. 静载荷性能：抗拉强度，延伸率，硬度。 b. 动载荷性能： 冲击韧度。 c. 低温性能。 • 工艺性能： a. 铸造性能：由于碳当量高，流动性好； b. 切削性能：由于有较多的石墨，有润滑作用，切削性能好于钢。 • 使用性能： 耐蚀性（煤气管），耐磨性等
球墨铸铁的分类
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球墨铸铁管的常识
一、铸铁管用作排水管的性能检测强度较高，可承受一定力量的冲击。
使用寿命，易发生腐蚀，最长寿命为20年安全性能：易腐蚀，密封性能差，易，不易暗敷施工，管壁较粗糙，易堵塞。
噪音：排水噪音相对较低。
施工操作：承插式或卡箍式，施工较复杂综合成本：较高。
材料价格相对较高。
施工复杂，人工费用较高。
二、球墨铸铁管高铬铸铁的热处理1. 球墨铸铁管高铬铸铁退火由于高铬制品其铸态硬度较高，为改善工件的机械加工性能，所有毛坯必须进行必要的软化退火处理。
具体工艺1 ，以壁厚不超过100mm且外形较复杂铸件为例) 如下。
首先将需处理工件在室温下装入热处理炉，然后随炉缓慢升温至400 ℃左右进行保温1 ～2h，随后将炉温升至600 ℃再进行保温1 ～2h，之后以不超过150 ℃/ h的温升速度，将炉温快速升至950 ℃后进行2 ～3h 的保温，而后停止加热，待炉温自然降至820 ℃左右，此后可控制电炉以10 ～15 ℃/ h 的温降速度将炉温降至700 ～720 ℃，并在此温度保温4 ～6h ( 工件越厚其保温时间应越长) 后停炉，工件可视情况随炉冷却或出炉置于静止的空气中冷却至室温( 以获得珠光体基体，满足性能要求，便于切削加工) 。
球墨铸铁管高铬铸铁具体生产中，若所处理工件形状较为简单，也可采用较快速的退火工艺，即在温升至950 ℃并保温3h 后停炉，之后可随炉冷却至400 ℃左右，然后打开炉门，继续冷却至300 ℃以下，工件即可出炉空冷。
球墨铸铁管高铬铸铁工件退火后可进行机械加工，由于高铬白口铸铁在淬火过程中尺寸变化比铸钢和灰铸铁小的多，一般无须矫正尺寸，对于按工艺要求需磨削加工的工件所留磨削量也可很小。
三、球墨铸铁管高铬合金铸铁的性能(1) 球墨铸铁管高铬合金铸铁其硬度性能在铸态时为50 ～54HRC，退火后为38 ～43HRC，淬火后为60 ～67HRC。
硬度随碳含量变化而变化，低碳时韧性好而硬度低，适用于冲击载荷较大的场合; 高碳时硬度也稍高，适用于冲击载荷较小的场合，表现出良好的耐磨性。
球墨铸铁管件的认识
2、排气三通的使用部位：排气三通常用与管线 比较高的位置，便于排除管道内气体
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7
承插盘丁字管
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8
双承单支盘丁字管
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9
全盘三通
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10
三、排泥三通
1、排泥三通的分类：承插盘排泥管、双承一盘 排泥管、全承三通
2、排泥三通的使用部位：排泥三通常用于地势
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25
七、接轮
使用部位：接轮常用于管道死口连接处
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26
八、承、插盘短管
1、承盘短管的分类：承盘短管、插盘短管 2、承插盘短管的使用部位：常用于阀门井中与
阀门连接处、钢管与铸铁管变换处。
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27
左侧为插盘短管，右侧为承盘短管
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28
九、管堵
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35
附属配件
2020/7/24
36
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37
32
上面的为管头哈呋节、下面的为管腰哈呋节
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33
十一、喇叭管
常用于进出水口，以防水流冲击力太大。
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34
十二、附属配件
1、附属配件的分类：胶垫、T型胶圈、K型胶圈、 胶条
2、附属配件的使用部位：胶垫用于法兰连接处、
T型胶圈用于球墨铸铁管承口位置、K型胶圈
用于接轮上、胶条用于哈呋节上。
三通·······················································14
异径管····················································19
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承插盘丁字管
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双承单支盘丁字管
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全盘三通
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三、排泥三通
1、排泥三通的分类：承插盘排泥管、双承一盘 排泥管、全承三通
2、排泥三通的使用部位：排泥三通常用于地势
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七、接轮
使用部位：接轮常用于管道死口连接处
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八、承、插盘短管
1、承盘短管的分类：承盘短管、插盘短管 2、承插盘短管的使用部位：常用于阀门井中与
阀门连接处、钢管与铸铁管变换处。
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左侧为插盘短管，右侧为承盘短管
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九、管堵
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附属配件
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上面的为管头哈呋节、下面的为管腰哈呋节
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十一、喇叭管
常用于进出水口，以防水流冲击力太大。
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十二、附属配件
1、附属配件的分类：胶垫、T型胶圈、K型胶圈、 胶条
2、附属配件的使用部位：胶垫用于法兰连接处、
T型胶圈用于球墨铸铁管承口位置、K型胶圈
用于接轮上、胶条用于哈呋节上。
三通·······················································14
异径管····················································19
第六章铸铁专业知识讲座
五、球墨铸铁旳应用
球墨
具有与钢相近旳力学
铸铁
性能，可替代钢和合金钢
管道
使用。
接口
六、球墨铸铁调质和正火后旳组织性能
热处理工艺
显微组织
调质: 980℃退火 后,
900℃油淬 + 580℃回火
正火: 980℃退火 后, 900℃正火
+ 580℃去应力退 火
回火索氏 体
+石墨
珠光体+ 5%铁素体
+石墨
牌号、性能和应用
牌号： 蠕墨铸铁以“RuT”表达，其后旳数字表达最低抗拉强度。 如： RuT300、RuT420
性能：蠕墨铸铁是一种新型高强铸铁材料。它旳强度接近于球墨
铸铁，而且有一定旳韧性、较高旳耐磨性；同步又有和灰口铸铁 一样旳良好旳铸造性能和导热性。
应用：蠕墨铸铁已成功地用于高层建筑中高压热互换器、内燃
球墨铸铁：石墨呈球状 蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状
第六章 铸 铁 一、灰铸铁旳组织
第1节 一般灰铸铁
灰铸铁有铁素体、珠光体、(铁素体+珠光体)+石墨三 种基本组织。
F+片状石墨
（F+P）+片状石墨
P+片状石墨
§6-1 一般灰铸铁
二、灰铸铁旳性能与应用
因为石墨片对钢基体产生旳割裂作用，破坏了钢基体旳连续性、完整性， 降低了钢基体旳有效面积，使其抗拉强度低于钢、而塑性和韧性近于零，属于 脆性材料。灰铸铁具有非常优良旳铸造性能。
第六章 铸 铁
引言:
1、何为铸铁？
铸铁是碳质量分数不小于2.11%、并常具有较多旳硅、锰、硫、 磷等元素旳铁碳合金。
用于制造机床旳床身、床头箱,发动机旳汽缸体、机器旳底座等 ，是工程上最常用旳金属材料之一。
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●球化衰退
◎铁水球化后未在规定时间内浇完
TO：浇注同仁
TO：取样同仁 ND试片/金相试片/分光仪试 片必须取最后3模铁水
铁水球化后必须在 最短的时间内浇注 完成，如果设备发 生故障，则浇注时 间不可超过7分钟， 即浇注管制灯报警 后不可再浇注 。
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●球墨铸铁产生机理(2)
夹 渣 Mg 大颗粒的MgO, MgS and Mg-Si-oxide
O
S
形核质点 小颗粒的MgO, MgS and Mg-Si-oxide
=
脱
硫
+
脱
氧
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●球化剂的种类
•金属 Mg
• 合金 NiMg • 镁硅铁 MgFeSi • 混合稀土金属
Mg- 吸收率:60 - 80% Mg残留量:0.025%↑
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●球化剂中元素的作用
Mg
脱S和O 使石墨球化 增加白口趋势 增加夹渣形成趋势
RE
脱S和O 使石墨球化 中和干扰元素 降低反应程度 过量时增加白口趋势
FJW使用球化剂:
MgFeSi球化剂
球化剂组成 Mg:5～7%
Si :40～50% Ca:1.8～3% Al: 1.5%↓ RE:1.5～3%
Mg + S = MgS Ca + S = CaS RE + S = RE-S Mg + Si + 3O = MgSiO3 2Mg + Si + 4O = Mg2SiO4
球墨铸铁基本知识讲座
参加人员：FJW铸造部品证人员
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●铸铁的种类
按照石墨形态可分为下列五种：
◎灰口铸铁：片状石墨 ◎球墨铸铁：球状石墨
●蠕虫状石墨：
◎球化处理异常
◎化学成分：元汤S超标
◎温度过高
◎停留时间过长，球化衰退
◎残留Mg或稀土过低
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●爆炸型石墨：
◎稀土加入量过多
◎高碳当量
◎增碳剂问题
●粗短型石墨：
◎稀土加入量过多 ◎高碳当量
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Ca
降低反应程度
孕育效果
增加镁吸收率
过量时吸收率 低且反应剧烈
增加夹渣物形 成趋势
过量时恶化石墨 形态孕育效果
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●球化处理的方法
◎喂丝法
◎包内球化
Molten iron
Ladle
◎型内球化
FJW采用包内转包球化, 采用三明治法 一般：0.9～1.1%球化剂 0.5%覆盖剂
Cover
Treatment alloy
Sandwich 三明治法
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●球化不良的原因
◎铁水的化学成分 ◎球化温度
◎球化剂的影响
◎球化衰退
◎球化桶与球化反应室的影响
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●球墨铸铁产生机理(1)：
◎没有人能解释球墨铸铁的形成原因
原汤 + 球化剂 =球墨铸铁
片状石墨 球 化 处 理
元素：
球状石墨
• 镁 Mg • 钙 Ca • 铈 Ce • 镧 La •钇Y
载体: • 金属 Mg • 合金 NiMg • 镁硅铁 MgFeSi • 混合稀土金属
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确认，该桶未放球化剂
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●球化不良的常见类型：
◎蠕虫状石墨: ◎爆炸型石墨 ◎粗短形石墨 ◎钉状形石墨
◎石墨漂浮
◎表面片状石墨
◎不规则石墨
◎队列形石墨
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一般为0.9～1.1%，可根据 下列条件设定：
制程参数 球化温度高 球化剂比例 ↑
厚大件部品
球化率要求高 原汤S超标
↑
↑ ↑
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●球化剂的影响(2)
◎忘记放球化剂
◎球化剂中Mg成分含量不足
2004年9月FBM-2生 产JAC 102支架时 忘记放球化剂，取 样人员做金相试片 时发现，在线隔离。
CE=C+(Si+P) / 3
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●球化温度
◎球化温度过高,容易导致球化不良发生 2004年10月生产4F2ERH 不良发生对策:对作 排气管时球化温度过高,导 业员进行教育训练 致球化时间仅47秒,浇注首 温:1512℃,该桶铁水浇注 不良流动对策:测球 后发现ND球化率仅60%, 化前温度/管制球化 在线隔离 . 时间60秒以上 原因: 溶解作业员测温时 未依标准作业,显示器温度 仍在上升时停止测温 FBM-2因置场问题， 仍测浇注首温，管制 球化后首温1480℃↓
●球墨铸铁的种类(2)
富士和生产的大多数球铁为高硅高钼球铁,如:
◎排气管 ◎涡轮壳 ◎ELBOW
其主要特性为: 耐高温, 耐腐蚀.
Mo 0.5 ～1.1%
发动机部品工作温度： FCD 750℃ 高硅高钼840℃ Ni奥氏体900℃
Si 3.75 ～4.5%
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●球化剂的影响(1)
◎球化剂的添加比列：球化剂重量 / 出汤量
出汤量多 球化剂量少
TO：熔解同仁 因球化剂的添加量 固定，所以出汤量 会影响球化剂的比 例，导致球化不良 的发生。 2004年9月8日因磅 料天车坏，熔解目 视出汤，导致 CAMI排气管/日产 壳体/142压缩机壳 体球化不良
基地 F F F+ P P+ F P P
◎机械性能：
抗拉强度： 硬度： 延伸率：
400Mpa 450Mpa 500Mpa 550Mpa 600Mpa 700Mpa
15% 121～197 12% 143～217 7% 187～255 5% 192～269 3% 192～269 2% 245～295
◎石墨数：
●铁水的化学成分
◎S含量超出：0.02%
Mg与S都是活性元素，
相互发生化学反应
◎有害微量元素如Pb、Bi含量超标,如Pb:0.03%↑Bi：0.01%↑
◎CE值/C成分过高,导致石墨爆炸 （CE值≥4.5%）
◎局部C未溶解吸收 / 增碳剂材质有问题 2004年8月因使用南京 一家试用的增碳剂， 导致VIS30 FLANGE 产品局部石墨爆炸。 2004年9月21日生产 4F2ERH排气管时炉 后碳成分3.8%超出 规格：3.45～3.55% ， 导致石墨爆炸，整炉 报废。
●钉状石墨：
◎有害元素Pb、Ti、Bi、Sb未 被稀土中和
●石墨漂浮：
◎碳当量高
◎浇注温度高 ◎厚大截面，冷却速度慢
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●表面片状石墨：
◎砂型表面含有大量的硫
●不规则石墨：
◎保温时温度过高
◎长时间保温 ◎孕育不良及或 衰退
球化桶每使用15炉须更 换一次
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●球化不良的发现 （获嘉奖机会）
◎球化时反应过于激烈、球化时间短或球化反应平淡
◎超声波检测ND试片（波长反射原理）或铸件实体 ◎金相显微镜检测实体金相，品证同仁经常检验时发现 。 ◎裙板分离异常，非常容易分离或冒口自动断开，后处理 同仁因此屡受嘉奖。 ◎听声音。（球铁：清脆 ） ◎查看铸件断口 ◎检测铸件化学成分：05年陈吉华打分光仪时发现Mg含量无，经
●球化桶与球化反应室的影响
◎球化桶潮湿：
Mg与H2O发生反应 ，造成Mg损耗，同时使球化反应 过 于剧烈 Mg + H2O = MgO + H2
◎球化反应室：
◐因球化反应室使用次数多或残留大量渣子，导致深 度不够或开口太大，球化剂不能被有效覆盖 ，球化反 应剧烈。 ◐球化反应室太深，球化反应过于平淡，未充分球化。 新球化桶使用时必须 用铁水与预热
QT
◎QT500-7/10:
日本 JIS
DIN
FCD
GGG
◎QT550-5:SABS壳体/支架 德国 ◎QT600-3:TFS CD90CASE-B
◎QT700-2:JOHN DEERE YOKE / SUPPOT
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◎球化剂颗粒太小