本文对含钼0.25%、含镍0.4%、0.6%、0.8%和不含钼、镍的4种球墨铸铁进行了低温石墨化退火和等温淬火处理,观察了热处理前后试样的微观组织和断口形貌,分析了不同成分和热处理工艺对球墨铸铁力学性能的影响,得出不同成分试样最佳的热处理工艺。对等温淬火后的试样进行了XRD检测,分析了残余奥氏体含量的变化规律。同时统计分析了钼和镍对球墨铸铁热处理工艺敏感性的影响。本文的主要结论如下:(1)铸态球墨铸铁的显微组织为石墨球+铁素体+珠光体+少量渗碳体,添加钼和镍后,铁素体含量增加,珠光体含量降低,抗拉强度和布氏硬度明显下降,冲击吸收功升高。铸态试样冲击断口SEM形貌中有较多的河流花样和撕裂棱,无韧窝,冲击断裂机制为准解理断裂。低温石墨化退火后,断口形貌中河流花样减少,撕裂棱增加,在撕裂棱上分布有较多的细小韧窝,断裂机制为准解理断裂和韧性断裂的混合断裂形式。(2)等温淬火后,试样的抗拉强度、冲击韧性和硬度都有不同程度的提高。含0.25%钼、0.6%镍的试样冲击断口SEM形貌中有较多的撕裂棱,这些撕裂棱错落分布,能有效阻止裂纹的扩散。撕裂棱上有很多细小的韧窝,撕裂棱中间弥散而又有层次的分布着河流花样,断裂机制为准解理断裂和韧性断裂的混合断裂形式。(3)当奥氏体化温度为920℃时,等温淬火后含0.25%钼、0.6%镍的试样中残余奥氏体含量随着等温淬火温度升高而降低。等温淬火温度相同时,试样在930℃奥氏体化时残余奥氏体含量较多。由于钼提高了淬透性,4种成分的试样在920℃奥氏体化、370℃等温淬火后,含0.25%钼、0.4%镍的试样残余奥氏体含量比不含钼和镍的试样少,随着镍含量的增加,奥氏体更加稳定,试样残余奥氏体的含量也升高。(4)奥氏体化温度为920℃时,含0.25%钼、0.6%镍的试样基体组织主要是针状下贝氏体,随着等温淬火温度的升高,针状下贝氏体越粗。奥氏体化温度为930℃时,含0.25%钼、0.6%镍的试样在350℃等温淬火生成粗大的下贝氏体,在370℃和390℃等温淬火时有羽毛状的上贝氏体生成。由于钼和镍提高了试样的淬透性,4种试样进行了920℃奥氏体化、370℃等温淬火的热处理后,不含钼、镍的试样生成了羽毛状的上贝氏体,含有钼和镍的试样均生成了粗大的下贝氏体。(5)低温石墨化退火后,与不含钼和镍的试样相比,含有钼和镍的3种试样在不同热处理工艺下的力学性能值方差减小,数据稳定,波动小。添加适量钼和镍对生产力学性能稳定的退火态球墨铸铁有利。等温淬火后,不同热处理工艺下含镍0.4%、0.8%的试样抗拉强度值的方差降低,含镍0.6%的试样方差明显升高。同时,含钼和镍的试样其断后伸长率、冲击吸收功和布氏硬度值的方差都有不同程度的升高,各项力学性能参数波动较大。因此对于含钼和镍的球墨铸铁,在等温淬火过程中要严格控制各项热处理参数,确保球墨铸铁具有良好的力学性能。