隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備規(guī)模的不斷擴(kuò)大，厚壁球墨鑄件對(duì)重型設(shè)備的需求逐漸增加。比如大型球墨鑄鐵機(jī)使用的球墨鑄鐵傳動(dòng)齒輪直徑達(dá)到9米，齒輪輪緣厚度接近200 mm，即使采用分體鑄造，單次鑄造的毛坯質(zhì)量也高于30噸。2800噸注塑機(jī)中最大的球墨鑄鐵鑄件壁厚達(dá)到245 mm，質(zhì)量高于35噸。貯存和運(yùn)輸核燃料的容器壁厚大于400毫米，質(zhì)量為70-120噸。這些大型厚壁鑄件質(zhì)量要求較高，金屬組織、性能和內(nèi)部缺點(diǎn)需要進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)和球化率檢測(cè)。

高于50毫米的厚壁球墨鑄鐵鑄件，它們的冷卻速度和凝固速度都很慢。鑄態(tài)組織、力學(xué)性能和鑄造工藝也與一般鑄件有所不同。為了生產(chǎn)出滿足質(zhì)量要求的厚壁球墨鑄件，近年來(lái)，鑄造行業(yè)對(duì)厚壁球墨鑄件的凝固過(guò)程和組織性能變化特征進(jìn)行了各種研究。接下來(lái)，我們將對(duì)厚壁球墨鑄件的結(jié)構(gòu)、性能和生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析和研究。

厚壁球墨鑄件鑄造工藝最顯著的特色是球化孕育后的鐵水以非常慢的速度凝固冷卻。有些鑄件需要幾十個(gè)小時(shí)甚至幾百個(gè)小時(shí)才能完成凝固過(guò)程。在此期間，鑄件的組織和性能發(fā)生了很大變化，與普通球墨鑄件不同。組織方面主要有以下特色。

（1）以鐵素體為主的基體結(jié)構(gòu)在冷卻速率很低時(shí)有機(jī)會(huì)充分?jǐn)U散遷移到石墨表層或形成二次石墨。結(jié)果，基體的碳含量下降，球狀石墨周圍的鐵素體和以網(wǎng)狀或塊狀分布的鐵素體晶粒顯著增加。鐵素體的體積分?jǐn)?shù)增加，形成鐵素體基基體。

（2）在厚截面，石墨球數(shù)量減少，直徑增加。在緩慢冷卻凝固過(guò)程當(dāng)中，鐵水過(guò)冷度相對(duì)較低。在一定范圍內(nèi)，鐵水過(guò)冷度下降會(huì)造成有效石墨晶核臨界尺寸增大，有效晶核概率下降。因此，隨著鑄件厚度的增加，石墨球的數(shù)量減少，球間距增加，球的平均直徑增加。

（3）在厚斷面，非均質(zhì)球墨厚壁鑄件容易出現(xiàn)冷卻緩慢、凝固時(shí)間長(zhǎng)的現(xiàn)象，容易出現(xiàn)球化衰退和孕育衰退。厚截面的核心和熱點(diǎn)產(chǎn)生石墨碎片。其他部位經(jīng)常出現(xiàn)各種異常石墨。