球墨铸铁由于生产工艺简单、成本低、力学性能优良，被广泛地应用于生产汽车零配件、铸铁管件、风电零部件、机床配件、发动机曲轴等。当这些零部件在-20℃甚至-60℃环境下工作时，由于承受较大的冲击、震动、拉伸等载荷，除具备高的强度外，还应具备良好的低温冲击韧性， 才不至于产生较大的低温脆性，造成零部件脆性断裂, 致使整台机械设备瘫痪。镍是石墨化元素，在球墨铸铁铁液中和固态球铁中都可以无限制地溶解，不会与碳形成化合物，可减少或消除游离渗碳体的形成， 降低白口和脆性转变温度，强化基体组织，提高球铁的强度和低温冲击韧性。铁素体基体组织的球墨铸铁具有较高的强度和优良的塑性和韧性， 特别是具有优良的低温韧性。通过热处理的方法可以影响或改变球墨铸铁的基体组织，提高基体组织中铁素体含量，从而进一步提高球墨铸铁的低温韧性。但当球墨铸铁中镍含量控制调节不当时， 会恶化球墨铸铁的组织形貌而导致低温冲击韧性的降低，或退火工艺选择不当时，会导致球墨铸铁的组织分布不均匀进而影响其性能的稳定性。

不同镍含量球墨铸铁铸态显微组织。由此可见， 不同镍含量下球墨铸铁铸态组织均为铁素体+ 石墨球+ 少量珠光体组成，没有渗碳体和磷共晶组织。石墨呈黑色圆球状，围绕在其周围的白色块状物质为铁素体，而不规则的暗灰色物质为珠光体。随着镍含量在0.0%~0.6%之间的增加， 铁素体晶粒逐渐细小，石墨球亦逐渐细小圆整，且数量增多；镍含量为0.8%时，石墨球化率和均匀性有所下降。

不同镍含量铸态球墨铸铁的室温力学性能。随着镍含量在0.0%~0.8%之间逐渐增加，球墨铸铁的硬度和抗拉强度逐渐提高，屈服强度先升高后下降，而伸长率却总体呈下降趋势。分析认为，当其他化学成分一定时，不同镍的加入可间接地抑制石墨球和铁素体的形成， 降低奥氏体转变温度， 延迟球墨铸铁中奥氏体向铁素体的转变，促使珠光体含量的增加，导致不同成分球墨铸铁显微组织的差异[7]。而球墨铸铁的力学性能与其珠光体含量和石墨球形态密切相关，随着镍含量的增加，珠光体含量增加，珠光体属于硬脆性组织，其含量越高，则球墨铸铁的硬度和抗拉强度越高，而韧性下降，所以伸长率降低。当含镍量在0.4%~0.6%之间变化时，含镍量增加可对基体产生晶粒细化作用，但对石墨的球化效果影响不大， 所以球墨铸铁的屈服强度逐渐提高， 而当含镍量在0.6%~0.8%之间变化时，含镍量增加会导致碳当量偏离最佳值，会恶化球墨铸铁铸态组织和石墨球的形态， 使石墨球化率和均匀性下降，所以球墨铸铁的屈服强度逐渐下降。因此，当含镍量为0.6%时，铸态球墨铸铁石墨球数量较多，且细小圆整，铁素体晶粒也较为细小，组织形貌和综合力学性能相对较佳。鉴此， 下面重点分析镍加入量为0.6%时，球墨铸铁退火态的组织和低温冲击性能。

结论

（1） 不同镍含量下球墨铸铁铸态显微组织均为铁素体+ 石墨球+ 少量珠光体组成。含镍量为0.6%时，铸态球墨铸铁石墨球数量较多，且细小圆整，铁素体晶粒也较为细小， 组织形貌和综合力学性能相对较佳。

（2） 随着镍含量在0.0%~0.8%之间逐渐增加，球墨铸铁的硬度和抗拉强度逐渐提高， 屈服强度先升高后下降，而伸长率却总体呈下降趋势。

（3） 低温退火处理工艺： 加热760℃, 零保温，以5℃/min 冷却速度降温到620℃后出炉空冷，能够提高球墨铸铁中合金元素的分布均匀性， 获得全铁素体基体组织。