高碳当量灰铸铁一般是指碳当量在共晶点附近的一类铸铁。此类铸铁具有良好的铸造性和减磨性,同时,与其它合金相比具有充型和加工容易、生产设施和成型过程简单以及成本低廉等优越性。因此,高碳当量灰铸铁在汽车上的应用越来越受到重视。汽车上的制动鼓和刹车盘等件的生产,所采用的就是这类高碳当量灰铸铁。这类铸铁还可以被大量应用于各种薄壁工件上,尤其是在各种缸体与缸盖上。随着铸造工艺与技术的不断完善,高碳当量灰铸铁的应用会越来越广泛。但是它的力学性能相对较差,如强度较低,脆性较大等,因此如果能在保证高碳当量灰铸铁良好铸造性能的同时,使它的力学性能也满足生产的需要,高碳当量灰铸铁将具有更加广阔的应用前景。稀土对高碳当量铸铁与低碳当量铸铁同样可起变质作用,国内外的研究已经表明稀土对铸铁的组织和性能有重要的影响。应用稀土合金作变质剂改变石墨的形态,从而生产球墨铸铁和蠕墨铸铁的技术在国内外都已很成熟,但用它作为变质剂对高碳当量灰铸铁组织与性能的影响还需要进一步的研究。目前,国外已有许多家工厂采用稀土型变质剂处理灰铸铁,而国内尚未普遍采用稀土合金变质剂。因此,研究稀土合金在高碳当量灰铸铁中的作用机理,从而找出提高高碳当量灰铸铁力学性能的途径和方法是本课题研究的关键。本文分别从流动性、收缩性等铸造性能,抗拉强度、硬度等力学性能以及石墨、基体组织、初生奥氏体、共晶团等金相组织的角度对稀土合金变质后的高碳当量灰铸铁进行了分析。铸造性能方面,变质前后高碳当量灰铸铁的整体流动性在1020-1400mm。说明稀土合金变质处理后仍然保持了高碳当量灰铸铁良好的流动性；稀土合金加入量在0.10%-0.30%之间时,白口倾向降低,白口宽度在2.2mm左右。说明稀土合金在此加入量范围内具有良好的孕育效果；经一定量的稀土合金变质后,高碳当量灰铸铁的收缩倾向减小。力学性能方面,稀土合金加入到一定量时,高碳当量灰铸铁中会使抗拉强度提高,稀上合金加入量与抗拉强度之间表现为“双峰值曲线”关系。当稀土合金加入量为0.20%时,抗拉强度达到第一峰值点,其值与变质前的相应值相比,提高了近20%；增加稀土合金加入量至0.25%时,铸铁的抗拉强度降低；继续增加稀土合金加入量至0.30%时,抗拉强度又提高到188MPa,与变质前的相应值相比,提高了近30%。金相组织方面,稀土合金的加入增加了初生奥氏体枝晶的数量,减小了二次枝晶臂间距,从而也使得共晶团大小、数量发生变化。同时,初生奥氏体枝晶的增多,减小了石墨的生长空间,石墨晶核相对密集,石墨生长时受到骨架的阻碍,最终形成比A型石墨小得多的D型石墨。因此,稀土合金加入一定量时不仅细化初生奥氏体枝晶,而且细化石墨,从而降低了石墨对基体的割裂作用,经稀土合金变质后,石墨的形貌和数量对抗拉强度的改善发挥着主要作用。研究结果表明,采用随流变质的方式在高碳当量灰铸铁中加入适量稀土合金变质剂,既保持了高碳当量灰铸铁良好的铸造性能,又能满足力学性能要求。从节省了金属资源,降低了投资成本的角度来看,此类铸铁具有可观的经济效益和社会效益。