退火是球墨鑄鐵管生產(chǎn)中的必不可少的環(huán)節，對球墨鑄鐵管的質(zhì)量產(chǎn)生著(zhù)重要的影響。

1.含0.6%Ni退火態(tài)球墨鑄鐵的組織和低溫韌性

含0.6%Ni球墨鑄鐵鑄態(tài)顯微組織均為鐵素體+石墨球+少量珠光體組成，沒(méi)有自由滲碳體組織，采用低溫退火處理可提高鐵素體含量與合金元素的分布均勻性。而目前應用的低溫退火處理工藝大多工藝復雜，周期長(cháng)，生產(chǎn)率低，能源消耗大。我們在實(shí)驗室用箱式電阻爐，通過(guò)對含0.6%Ni鑄態(tài)球墨鑄鐵進(jìn)行多次低溫退火熱處理工藝的試驗發(fā)現，在隨爐加熱的過(guò)程中，當爐溫達到600℃左右時(shí)，珠光體已經(jīng)開(kāi)始轉變，隨爐升溫到760℃，零保溫，隨即分別以4.5、5.5及7.5℃/min的不同冷卻速度降溫到620℃后出爐，測定珠光體量，結果表明：按4.5、5.5℃/min冷速冷卻時(shí)，珠光體全部消失，基體組織轉變?yōu)殍F素體+石墨球，而以7.5℃/min冷速速度下，有15%左右的剩余珠光體。為此，試驗采用加熱760℃，零保溫，隨即以5℃/min冷速降溫到620℃后出爐空冷的低溫退火處理工藝，對含0.6%Ni鑄態(tài)球墨鑄鐵進(jìn)行了低溫退火處理。

2.含0.6%Ni退火態(tài)球鐵組織和沖擊斷口形貌

下圖所示是含0.6%Ni退火態(tài)球墨鑄鐵的顯微組織，珠光體全部消失，得到了全鐵素體基體組織，石墨球變得較為圓整，小石墨球略有長(cháng)大，球徑大小也更加均勻一致。

圖中所示是含0.6%Ni退火態(tài)球墨鑄鐵-60℃下沖擊斷口的SEM照片?？梢?jiàn)，沖擊斷口由大量河流花樣組成，解理裂紋沿著(zhù)一定的結晶面，穿過(guò)相鄰的晶粒，斷口有許多細小的韌窩,這表明斷裂過(guò)程裂紋萌生和擴展阻力變大，裂紋擴展過(guò)程中存在著(zhù)塑性撕裂行為，屬于韌性斷裂。

3.含0.6%Ni退火態(tài)球鐵不同溫度下的沖擊功

含0.6%Ni退火態(tài)球墨鑄鐵不同溫度下的沖擊功測試結果下表所示?？梢?jiàn)，隨著(zhù)試驗溫度的降低，球墨鑄鐵的沖擊功均逐漸減小。

分析認為，冷卻速度影響球墨鑄鐵的基體組織、石墨的大小和形狀，因而影響其韌性。當冷卻速度較低時(shí)，將使石墨和共晶團尺寸增大、球徑加大、偏析嚴重，降低其韌性、塑性，特別是錳、磷等的偏析造成韌塑性降低；而當冷卻速度過(guò)大時(shí)，過(guò)冷奧氏體向珠光體轉變的過(guò)冷度愈大，珠光體與奧氏體之間的相變驅動(dòng)力也隨之增加，反而會(huì )抑制鐵素體的析出，促進(jìn)了珠光體的轉變。而冷卻速度為5℃/min時(shí)，能夠促進(jìn)珠光體發(fā)生分解轉變?yōu)殍F素體和石墨，從珠光體中析出的石墨也會(huì )產(chǎn)生固態(tài)擴散而沉積到原石墨球表面；另外，球墨鑄鐵組織中存在1.8%至2.0%的Si元素，能夠促進(jìn)鐵素形成。而球墨鑄鐵退火處理時(shí)，碳原子能夠充分擴散，碳原子會(huì )聚集在石墨球表面，使得小石墨球略有長(cháng)大，石墨球也變得更圓整，球徑大小也更加均勻一致，石墨數量增多。另外，退火處理還提高了合金元素在基體中的分布均勻性，基體的固溶強化作用增強，阻礙位錯運動(dòng)的作用亦增強，促使材料的強韌性提高。

沖擊試驗時(shí)，首先在石墨/基體界面發(fā)生剝離，接著(zhù)石墨周?chē)蔫F素體發(fā)生局部的塑性變形，形成微裂紋，但由于鐵素體具有優(yōu)良的塑性和韌性，容易鈍化而阻礙裂紋擴張。而球墨鑄鐵的塑性變形是通過(guò)晶體內位錯運動(dòng)和位錯增殖來(lái)實(shí)現的，隨著(zhù)溫度的降低，由于鐵素體呈體心立方結構，從塑性到脆性具有明顯的轉變，而鎳能夠細化基體中的鐵素體晶粒，增大球墨鑄鐵中原子的激活能和位錯塞積前的彈性能，易使相鄰晶粒位錯運動(dòng)而松馳。

因此，含0.6%Ni球墨鑄鐵采用加熱760℃，零保溫，隨即以℃/min冷卻速度降溫到620℃后出爐空冷的低溫退火處理工藝，可得到全鐵素體基體組織，提高了合金元素在基體中的分布均勻性，沖擊試樣在-60℃下仍然屬于韌性斷裂，沖擊功仍高達13.2J，能夠滿(mǎn)足球墨鑄鐵管、球墨鑄鐵管件需求。