一、材料概述
QT350-22AL是一种铁素体基低温球墨铸铁，遵循ISO 1083:2004及GB/T 1348-2009标准命名，其中“QT”代表球墨铸铁，“350”表示抗拉强度≥350 MPa，“22”为延伸率≥22%，“AL”表明其适用温度下限为-40℃球墨铸铁 。该材料专为极端低温环境设计，具有优异的低温冲击韧性、高强度及耐腐蚀性，主要应用于风电、轨道交通、石油钻采、汽车制造等对材料性能要求苛刻的领域。其核心优势在于通过高纯度熔炼、微合金化及精密热处理工艺，实现低温环境下稳定的力学性能与抗脆断能力。
二、化学成分与力学性能
1. 化学成分
碳（C）：3.6%-3.9%（平衡石墨化与流动性球墨铸铁 ，过高易导致石墨漂浮，过低影响充型能力）
硅（Si）：1.7%-2.1%（促进铁素体形成球墨铸铁 ，但需控制含量以避免脆性增加）
锰（Mn）≤0.20%（抑制珠光体生成球墨铸铁 ，减少晶界碳化物偏析）
硫（S）≤0.020%、磷（P）≤0.04%（严格控制有害元素以提升低温韧性）
合金元素：添加微量铋（Bi，0.001%-0.005%）、硼（B，0.003%-0.008%）细化石墨；部分应用场景需加入0.7%-0.8%镍（Ni）增强淬透性及耐腐蚀性球墨铸铁 。
2. 力学性能
抗拉强度：350-400 MPa，屈服强度≥220 MPa，兼具高强度与塑性变形能力球墨铸铁 。
低温冲击韧性：-40℃下V型缺口冲击功≥12 J，韧脆转变温度低至-74.3℃，确保极端环境抗脆性断裂球墨铸铁 。
硬度：布氏硬度130-180 HBW，适合机械加工与表面处理球墨铸铁 。
延伸率与断面收缩率：延伸率≥22%，断面收缩率≥50%，体现优异塑性与能量吸收能力球墨铸铁 。
三、金相组织与物理特性
1. 金相组织
基体以铁素体为主（占比≥90%），石墨球化率≥90%，球径细小且分布均匀（直径5-25 μm）球墨铸铁 。此结构显著降低应力集中效应，提升抗疲劳与抗冲击性能。通过等温淬火（ADI工艺）可形成贝氏体-奥氏体混合组织，进一步优化强韧性。
2. 物理与化学特性
耐腐蚀性：通过低硫磷控制及表面钝化处理，在盐雾、高湿度及含H₂S环境中表现优于普通球墨铸铁球墨铸铁 。
热导率与热膨胀系数：较高热导率（约42 W/(m·K)）适合热交换部件；低热膨胀系数（11.5×10⁻⁶/℃）减少温度形变球墨铸铁 。
磁性：铁素体基体赋予弱磁性，适用于需磁吸附功能的工业部件球墨铸铁 。
四、关键生产工艺控制
1. 熔炼与成分优化
熔炼温度：1400-1450℃，结合过热处理净化铁液，减少非金属夹杂物球墨铸铁 。
脱硫与合金化：采用硅钙复合脱硫剂将硫含量降至0.01%以下；添加镍、钼（Mo）等元素优化耐蚀性与淬透性球墨铸铁 。
2. 球化与孕育处理
球化剂：镁稀土合金（Mg含量0.035%-0.045%），配合硅铁（75SiFe）或硅锆复合孕育剂分批次加入，反应时间8-12分钟球墨铸铁 。
厚大断面工艺：针对壁厚≥200 mm的铸件（如风电轮毂），采用底注式浇注系统结合陶瓷过滤片（孔径3-5 mm），减少氧化夹渣；多次孕育工艺确保心部与表层组织一致性球墨铸铁 。
3. 冷却与热处理
梯度冷却技术：优化冷铁布局与冒口设计，避免缩松缺陷球墨铸铁 。例如，风电轮毂浇注温度控制在1320-1360℃，充型速度0.5 m/s以降低紊流卷气。
退火工艺：720-750℃保温6-8小时，促进碳化物分解及铁素体均匀化；低温退火（600-650℃保温4小时）消除残余应力球墨铸铁 。
五、典型工业应用与技术挑战
1. 风电设备
应用场景：5MW以上海上风机轮毂、齿轮箱及前机架，壁厚超200 mm的铸件需通过数值模拟优化冷铁布局球墨铸铁 。
技术要求：超声波探伤（UT）检测精度需达Φ2 mm当量，磁粉探伤确保表面无裂纹球墨铸铁 。
2. 轨道交通
关键部件：高铁转向架轴箱、制动盘，需耐受-40℃交变载荷与高频冲击球墨铸铁 。熔炼中硫含量需≤0.01%，并通过低温退火消除应力。
3. 石油钻采装备
极端环境：北极圈油气田井口装置需添加镍提升耐H₂S腐蚀能力；熔炼温度低于1400℃会导致球化不良，冲击功下降15%-20%球墨铸铁 。
4. 汽车制造
核心部件：发动机曲轴、连杆及制动器飞轮，加工时需控制切削速度≤120 m/min，避免局部过热引发组织相变球墨铸铁 。
其球墨铸铁 他材料规格切割和定制生产
9cr18
9cr18不锈钢
11cr17
11cr17不锈钢