退火是球墨鑄鐵管生產中的必不可少的環節，對球墨鑄鐵管的質量產生著重要的影響。

1.含0.6%Ni退火態球墨鑄鐵的組織和低溫韌性

含0.6%Ni球墨鑄鐵鑄態顯微組織均為鐵素體+石墨球+少量珠光體組成，沒有自由滲碳體組織，采用低溫退火處理可提高鐵素體含量與合金元素的分布均勻性。而目前應用的低溫退火處理工藝大多工藝復雜，周期長，生產率低，能源消耗大。我們在實驗室用箱式電阻爐，通過對含0.6%Ni鑄態球墨鑄鐵進行多次低溫退火熱處理工藝的試驗發現，在隨爐加熱的過程中，當爐溫達到600℃左右時，珠光體已經開始轉變，隨爐升溫到760℃，零保溫，隨即分別以4.5、5.5及7.5℃/min的不同冷卻速度降溫到620℃后出爐，測定珠光體量，結果表明：按4.5、5.5℃/min冷速冷卻時，珠光體全部消失，基體組織轉變為鐵素體+石墨球，而以7.5℃/min冷速速度下，有15%左右的剩余珠光體。為此，試驗采用加熱760℃，零保溫，隨即以5℃/min冷速降溫到620℃后出爐空冷的低溫退火處理工藝，對含0.6%Ni鑄態球墨鑄鐵進行了低溫退火處理。

2.含0.6%Ni退火態球鐵組織和沖擊斷口形貌

下圖所示是含0.6%Ni退火態球墨鑄鐵的顯微組織，珠光體全部消失，得到了全鐵素體基體組織，石墨球變得較為圓整，小石墨球略有長大，球徑大小也更加均勻一致。

圖中所示是含0.6%Ni退火態球墨鑄鐵-60℃下沖擊斷口的SEM照片。可見，沖擊斷口由大量河流花樣組成，解理裂紋沿著一定的結晶面，穿過相鄰的晶粒，斷口有許多細小的韌窩,這表明斷裂過程裂紋萌生和擴展阻力變大，裂紋擴展過程中存在著塑性撕裂行為，屬于韌性斷裂。

3.含0.6%Ni退火態球鐵不同溫度下的沖擊功

含0.6%Ni退火態球墨鑄鐵不同溫度下的沖擊功測試結果下表所示。可見，隨著試驗溫度的降低，球墨鑄鐵的沖擊功均逐漸減小。

分析認為，冷卻速度影響球墨鑄鐵的基體組織、石墨的大小和形狀，因而影響其韌性。當冷卻速度較低時，將使石墨和共晶團尺寸增大、球徑加大、偏析嚴重，降低其韌性、塑性，特別是錳、磷等的偏析造成韌塑性降低；而當冷卻速度過大時，過冷奧氏體向珠光體轉變的過冷度愈大，珠光體與奧氏體之間的相變驅動力也隨之增加，反而會抑制鐵素體的析出，促進了珠光體的轉變。而冷卻速度為5℃/min時，能夠促進珠光體發生分解轉變為鐵素體和石墨，從珠光體中析出的石墨也會產生固態擴散而沉積到原石墨球表面；另外，球墨鑄鐵組織中存在1.8%至2.0%的Si元素，能夠促進鐵素形成。而球墨鑄鐵退火處理時，碳原子能夠充分擴散，碳原子會聚集在石墨球表面，使得小石墨球略有長大，石墨球也變得更圓整，球徑大小也更加均勻一致，石墨數量增多。另外，退火處理還提高了合金元素在基體中的分布均勻性，基體的固溶強化作用增強，阻礙位錯運動的作用亦增強，促使材料的強韌性提高。

沖擊試驗時，首先在石墨/基體界面發生剝離，接著石墨周圍的鐵素體發生局部的塑性變形，形成微裂紋，但由于鐵素體具有優良的塑性和韌性，容易鈍化而阻礙裂紋擴張。而球墨鑄鐵的塑性變形是通過晶體內位錯運動和位錯增殖來實現的，隨著溫度的降低，由于鐵素體呈體心立方結構，從塑性到脆性具有明顯的轉變，而鎳能夠細化基體中的鐵素體晶粒，增大球墨鑄鐵中原子的激活能和位錯塞積前的彈性能，易使相鄰晶粒位錯運動而松馳。

因此，含0.6%Ni球墨鑄鐵采用加熱760℃，零保溫，隨即以℃/min冷卻速度降溫到620℃后出爐空冷的低溫退火處理工藝，可得到全鐵素體基體組織，提高了合金元素在基體中的分布均勻性，沖擊試樣在-60℃下仍然屬于韌性斷裂，沖擊功仍高達13.2J，能夠滿足球墨鑄鐵管、球墨鑄鐵管件需求。