灰口铸铁中铌合金化的有益作用——基础及应用

机加工灰口铸铁由含有片状或球状石墨的铁素体、珠光体、奥氏体或马氏体基体组织构成。这种多样化的微观结构组合，应用非常广泛。典型的例子包括车辆制动系统、内燃机缸体和机械设备。

灰口铸铁特殊的微观结构设计及其具备的独特性能，是由合金化构型、铸造以及热处理工艺所决定。除了碳之外，制备灰口铸铁所需的标准元素还有硅和锰。此外还会加入镍、钼、钒和镁元素等以改变灰口铸铁的微观结构。

 虽然有关铌在铸铁中作用的研究仍相当有限，但关于铌的作用，我们可以有把握地作以下几项陈述：添加达 0.3% 的铌可改善灰口铸铁的机械特性，因为铌减小了晶胞的尺寸并相应地减小了石墨片的尺寸，因此灰口铸铁的机械性能得到优化。由于孕育作用和胞孔数的增加，铌降低了产生冷硬碳化物的趋势；铌也是一种温和的珠光体稳定剂和精炼剂，铌的大量加入会形成高硬度的初生 MC-型碳化物，从而提高铸铁的耐磨性。

在此基础上，开发了一些具体的铌合金铸铁应用，并获得了可观的技术和经济效益。钢铁企业的工作辊通常采用铌合金制成，具有磨损小、耐久性长的优点。对制动盘和制动鼓进行铌合金化可在给定的强度水平上增加石墨的含量，从而优化热传导性和阻尼性能。铌的强度增加效应也有利于薄壁发动机组的生产。此外，铌也有助于防止形成难以机加工的冷硬结构。

本文较详细地论述了铌在铸铁中的作用，同时推广了实用的合金铸造技术。