其一、球墨鑄鐵熱處理工藝

　　球墨鑄鐵(簡(jiǎn)稱(chēng)球鐵)自上世紀(jì)四十年代問(wèn)世并投入生產(chǎn)以來(lái)以其耐磨、減振和生產(chǎn)成本低廉等優(yōu)點(diǎn)得到了迅猛的發(fā)展。迄今為止，球鐵在汽車(chē)、機(jī)車(chē)車(chē)輛、機(jī)械機(jī)床及配件、鑄鐵管等生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。我國(guó)球鐵在2006年的產(chǎn)量己增長(zhǎng)為680多萬(wàn)噸，約占當(dāng)年世界球鐵總產(chǎn)量的31.6%，在鑄鐵件中所占的比重也由1997年的14.1%增至24一25%，僅球鐵曲軸年產(chǎn)量就達(dá)到約20萬(wàn)噸，1000萬(wàn)根以上。球鐵鑄件除了產(chǎn)量大，種類(lèi)多之外，目前厚大球鐵件也在不斷研發(fā)和生產(chǎn)。球鐵依然是本世紀(jì)最為重要的工程結(jié)構(gòu)材料之一。

　　隨著現(xiàn)代裝備向輕量化、節(jié)能、高效的方向發(fā)展，人們對(duì)球鐵的強(qiáng)度和使用性能的要求也不斷提高。因此，鑄造和冶金工作者通常采用鑄造合金化，抑或通過(guò)熱處理工藝來(lái)達(dá)到提高球鐵機(jī)械性能的目的。但是，前者因在球鐵鑄造過(guò)程中需添加昂貴的合金元素(如Ti、Cu等)，使球鐵件的生產(chǎn)成本大大增加，這極大地削弱了球鐵件廉價(jià)的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)；后者耗時(shí)、耗能的弊端使球鐵生產(chǎn)失去了市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的競(jìng)爭(zhēng)力。而且，球鐵較合金鋼韌性差，目前球鐵強(qiáng)化手段對(duì)沖擊韌性的提高非常有限。

　　金屬塑性加工理論經(jīng)上世紀(jì)四十年代發(fā)展成為一門(mén)單獨(dú)的應(yīng)用學(xué)科以來(lái)，涌現(xiàn)出大量的新設(shè)備和新工藝。它是金屬材料在外力作用下成形的同時(shí)改善和提高其內(nèi)部組織、性能，尤其是鑄造組織的一種加工方法。通過(guò)金屬在塑性狀態(tài)下的體積轉(zhuǎn)移，充分提高了制件的材料利用率，提高了制件的強(qiáng)度和工件的精度。而在高溫塑性變形過(guò)程中，將金屬的形變和相變結(jié)合在一起的熱機(jī)處理過(guò)程不僅能提高材料的強(qiáng)度，改善金屬微觀組織，還可以大大提高生產(chǎn)效率，節(jié)省了不必要的能源消耗，典型的塑性加工工藝有連鑄連軋、鍛造余熱淬火、控制軋制、超塑性成型等。

　　由于塑性變形不僅可以合理消除球鐵中縮孔、縮松等收縮類(lèi)鑄造缺陷，提高球墨鑄鐵強(qiáng)度和綜合使用性能，還可以減少甚至替代現(xiàn)有的一些合金化和熱處理工藝，達(dá)到減低成本，增加生產(chǎn)效率，降低能源消耗的目的。因此，將塑性成形工藝應(yīng)用在球鐵材料上勢(shì)在必行。通過(guò)塑性變形提高球鐵的強(qiáng)度和沖擊韌性，將最大限度地發(fā)揮球鐵自身優(yōu)良的耐磨性、減震性以及低廉的生產(chǎn)成本等特點(diǎn)，也為球鐵齒輪、軸承甚至曲軸類(lèi)工件的應(yīng)用開(kāi)辟更廣闊的空間。

　　但是，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)球鐵可塑性的研究非常匾乏，尤其是系統(tǒng)地分析球鐵在高溫下的塑性行為，以及變形對(duì)球鐵微觀組織變化的影響規(guī)律尚不多見(jiàn)。這嚴(yán)重影響了塑性加工工藝在球鐵中的應(yīng)用，也阻礙了球鐵產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步擴(kuò)大發(fā)展。

　　其二、納米技術(shù)在球墨鑄鐵件中的應(yīng)用

　　納米技術(shù)是近些年發(fā)展起來(lái)的一種微粒尺寸在1~100nm之間的高性能材料。由于納米材料具有良好的耐磨性及抗高溫性能，因此在表面處理中已成為一種新途徑。但因受納米材料成本之約束，目前能運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)的主要是納米復(fù)合涂層處理。所謂納米復(fù)合涂層處理，是指在零件表面涂覆一層含有納米材料的復(fù)合涂層(在納米復(fù)合涂層中除納米材料外還有其他相存在)，這種復(fù)合鍍層具有超強(qiáng)的耐磨性和自潤(rùn)滑性，此外還具有高熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性，并且因?yàn)橥繉訛槎鄬訌?fù)合，因此涂層與基體結(jié)合力及涂層的韌性非常高，大幅提高了零件的疲勞抗力，使零件的使用壽命大幅延長(zhǎng)。

　　試驗(yàn)證明，如果將這種納米復(fù)合涂層涂覆在球墨鑄件表面，能使球墨鑄鐵件表面具有納米材料的優(yōu)異特性及復(fù)合涂層的綜合力學(xué)性能。當(dāng)然，盡管納米復(fù)合涂層技術(shù)在實(shí)驗(yàn)階段已取得不少成果，但目前能夠真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的納米復(fù)合涂層技術(shù)主要還是添加性的納米復(fù)合涂層技術(shù)。目前添加的納米顆粒主要有納米氧化物、納米碳化物、納米氮化物以及納米金屬和納米合金，具體添加那種納米顆粒應(yīng)視球墨鑄鐵件表面要求的力學(xué)性能而定。