低温高韧性球墨铸铁具有良好的常温力学性能和较高的低温断裂韧性,主要应用在高铁、风电、石油管道运输等领域。球铁材料随着温度降低冲击韧性下降是其固有特性,并且固溶强化程度、石墨形态和大小、铁素体数量、杂质元素等因素共同影响着材料的冲击韧性。因此,采取有效指施优化合金的石墨形态和大小、减小固溶强化程度、增加铁素体数量、有效控制杂质含量,进而在保证强度的同时提高球铁的冲击韧性,这对我国高铁、风电等行业的发展有积极的推动作用。本文旨在通过加入合金元素Co、Ni米改善低温高韧性球铁的组织和性能。在实验条件下制备出钴、镍含量分别为WCo=3.0%、WNi=0.6%:WCo=3.0%、WNi=0.4%;WCo=2.0%、WN,=0.4%:WCo=1.0%、WNi=0.4%的四个成分的低温高韧性球铁合金,并通过相组成、定量金相分析、微区能谱、斯口扫描及力学性能测试,探索了钴、镍对合金组织和力学性能的影响规律。研究结果表明:低温高韧性球铁的组织主要由铁素体和球状石墨组成。随着钴含量增大,石墨球数量增多,球径变小,碎块状石墨减少,铁素体增多;随着镍含量的增多,珠光体含量增加,石墨形态和大小变化不大。钻、镍对碳化物和氧化物的影响很小。随着钴含量的增加,铁素体含量增加,其固溶强化的程度也增加,从而使球铁的强度和硬度提高,仲长率先增大后减小,断裂韧性也呈现出先增大后减小的趋势。在钴含量增至2%时,球铁的伸长率和冲击韧性达到最大值,随后减小,且冲击断口在-40℃下的断裂方式由韧性断裂转为解理断裂。随着镍含量增加,珠光体增多,强度和硬度升高,仲长率和冲击韧性降低。当合金元素钴、镍的含量分别为WCo=2.0%、WNi=0.4%时,球铁合金的综合力学性能最优:抗拉强度>420MPa,屈服强度>280MPa,伸长率>18%,-50℃下冲击功平均值达到13J>12J。可以满足QT400-18L在高寒地区的使用要求。