球墨铸铁的力学性能受哪些因素影响？

球墨铸铁的力学性能主要受化学成分、石墨形态、基体组织、铸造工艺和热处理等因素的影响，具体分析如下：

1. 化学成分

• 碳（C）和硅（Si）：碳促进石墨化，过量会降低强度；硅强化铁素体，但过高会增加脆性。通常控制碳当量（CE=C+Si/3）在4.3%~4.6%以平衡铸造性与性能。

• 锰（Mn）：提高珠光体含量，增强硬度和强度，但过量（>0.4%）易在晶界形成碳化物，降低韧性。

• 硫（S）和磷（P）：硫消耗球化剂（如Mg、Ce），导致球化不良；磷形成脆性磷共晶，需分别控制在<0.02%和<0.05%。

• 合金元素（Cu、Ni、Mo等）：铜（0.5%~1.0%）稳定珠光体；钼（0.2%~0.4%）细化组织，提高高温性能。

2. 石墨形态与分布

• 球化率：石墨球越圆整（VI级标准中≥80%为合格），应力集中越小，强度和塑性越高。球化不良（如片状、蠕虫状）会显著降低性能。

• 石墨尺寸与数量：细小均匀的石墨（直径20~50μm）有利于力学性能；过大或分布不均易成为裂纹源。

3. 基体组织

• 铁素体：高塑性（延伸率可达18%），但强度较低（抗拉强度约450MPa），适用于韧性要求高的部件。

• 珠光体：高强度（抗拉强度700~900MPa）和耐磨性，但塑性较差（延伸率2%~5%）。通过控制冷却速率或添加Mn、Cu可调整比例。

• 混合组织：铁素体+珠光体基体可平衡性能，如QT500-7（50%珠光体+50%铁素体）。

4. 铸造工艺

• 冷却速率：快冷（如薄壁件）易产生渗碳体，增加硬度但降低韧性；慢冷促进铁素体，需通过热处理调整。

• 球化与孕育处理：球化剂（Mg、RE）的残留量（Mg残0.03%~0.06%）影响石墨形态；孕育剂（如75Si-Fe）细化石墨，防止碳化物析出。

5. 热处理

• 退火：900~950℃高温退火可分解渗碳体，提高铁素体含量，改善塑性。

• 正火：880~920℃空冷增加珠光体比例，提升强度。

• 淬火+回火：获得回火索氏体，综合性能最优（如QT900-2）。

6. 其他因素

• 微量元素（如Sb、Sn）：微量（0.002%~0.01%）可稳定珠光体，但需严格控制。

• 铸造缺陷：缩松、夹渣等会直接降低疲劳强度和冲击韧性。