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厚大断面耐低温铁素体球墨铸铁是近些年来球墨铸铁业的新兴产品，与常温铁素体球墨铸铁相比，低温铁素体球墨铸铁对成分控制，球化孕育工艺，组织控制等方面要求更为严格。对于厚大断面铁素体球墨铸铁，为获得满足要求的低温冲击性能及延伸率，必须保证铸件具有铁素体基体，且球化良好，不能出现碎块状石墨等畸变石墨。虽然我国已在低温铁素体球墨铸铁的研制上取得了一定成果，但大多数国内制造厂家仍未能掌握关键技术，生产的铸件吨位小、壁厚薄、形状简单，不能满足日益发展的球铁市场需求。本研究采用树脂砂铸造工艺制备厚大断面球墨铸铁试块，研究Ni、Si、Sb及其他合金元素对厚大断面铁素体球墨铸铁组织及性能的影响；分析了浇注温度、不同球化剂、不同孕育方法及壁厚效应等工艺因素对厚大断面铁素体球墨铸铁组织及性能的影响；使用光学显微镜对球墨铸铁的石墨形态和基体组织进行观察和分析；利用扫描电镜(SEM)和能谱仪（EDS）对球状石墨及碎块状石墨周围的化学元素分布进行了分析。本研究得到以下5条结论：1，对于厚大断面铁素体球墨铸铁，提高浇注温度及添加适当Sb，均可抑制碎块状石墨的产生，但后者效果更为明显，当Si含量在1.8%-2.0%和2.0%-2.2%时，分别添加0.005%与0.008%Sb，可达到抑制碎块状石墨产生的作用，保证厚大断面铁素体球墨铸铁的综合力学性能，且不会促进大量珠光体的生成；2，碎块状石墨周围C、Si元素含量明显高于球状石墨周围这两种元素，圆整石墨球周围La、Ce、Sb元素含量明显高于碎块状石墨周围相应元素含量；3，提高Si含量或添加0.6%Ni，试块抗拉强度、屈服强度及硬度均得到提升，-40℃低温冲击韧性呈下降趋势，但Si含量提升至2.0%-2.2%或添加0.6%Ni时，仍可保证在试样-40℃低温冲击功个别值及平均值均≥10J，符合国家相关标准；4，选用钇基重稀土球化剂和采用多次高效孕育手段，可明显改善厚大断面球墨铸铁心部石墨形态,5，随着壁厚的增加，球墨铸铁心部共晶凝固时间延长，石墨球直接增大，球化等级、综合力学性能均呈下降趋势。