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低温高韧性球墨铸铁因在低温环境中具备优良的冲击韧性，广泛应用于风力发电行业生产风电零部件。风电零部件除了要满足强度方面的要求，因其服役条件的特殊性对低温冲击韧性要求较高。本课题在QT400-18AL球墨铸铁成分的基础上，在球墨铸铁中加入0%~0.6%镍和0.15%~0.30%锰分别进行两组试验，探索镍、锰加入量对低温高韧性球墨铸铁组织及其性能的影响。研究结果显示，铸态下低温高韧性球墨铸铁的组织为铁素体+球状石墨+少量珠光体。试样的石墨球球化等级为1~2级，石墨球大小等级为6~8级，镍和锰对石墨的球化效果没有影响。铸态试样随着镍、锰含量的增加，组织中珠光体含量增加。对各试样采用相同的760℃×6h低温石墨化退火热处理，加入0%~0.6%镍试样获得全铁素体基体组织，加入0.20%~0.30%锰试样组织中存在残留珠光体。当锰量一定时，随着镍含量增加，试样布氏硬度和抗拉强度逐渐升高，延伸率逐渐降低。铸态下各试样的抗拉强度均大于或等于400MPa，退火后只有0.4%~0.6%镍试样抗拉强度高于400MPa。各试样断后伸长率均在21%以上。在0%~0.6%镍含量范围内，退火态试样的-40℃低温冲击吸收功随材料中镍含量的增加而升高，镍元素对球墨铸铁的低温冲击韧性产生了有利影响，冲击断口形貌由脆性断裂特征向韧性断裂特征转变。锰含量保持0.15%不变，当镍为0.562%时，退火态试样基体为全铁素体，硬度为149HBW，抗拉强度为412.5MPa，延伸率为23%，-40℃低温冲击吸收功为14.7J，综合性能较好。当镍量一定时，随着锰含量增加，试样布氏硬度和抗拉强度逐渐升高，延伸率逐渐下降。各试样的抗拉强度均在400MPa以上，退火态试样断后伸长率均大于23%，铸态0.25%~0.30%锰含量试样断后伸长率低于18%。在0.15%~0.30%锰含量范围内，铸态试样的低温冲击韧性随锰含量增加发生明显降低，退火态试样的低温冲击吸收功均在14J以上，变化不大，锰元素对退火态试样低温冲击性能的影响比较小；各试样冲击断口均呈准解理特征。镍含量保持0.2%不变，当锰为0.22%时，退火态试样基体组织为95%以上铁素体和微量珠光体，硬度为146HBW，抗拉强度为404MPa，延伸率为24.8%，-40℃低温冲击吸收功为15.6J，综合性能较好。综合考虑球墨铸铁的强度要求和低温冲击韧性要求，低温高韧性球墨铸铁中应适量提高镍元素含量，控制锰元素含量在较低水平，风电零部件用球墨铸铁可选择0.2%~0.6%镍和0.15%~0.30%锰合金化。