铁素体球墨铸铁具有耐低温高韧性等特点,作为一种优良的工程材料已被广泛应用于风电设备和交通轨道领域。因此,研究铁素体球墨铸铁的凝固形貌和显微组织具有着重要的意义。本文研究了不同热模数下铁素体球墨铸铁的凝固过程和形貌,并讨论了两步热处理工艺对铁素体球墨铸铁显微组织和力学性能的影响。(1)当热模数较小时,铁素体球墨铸铁呈现出典型的糊状凝固形貌。初生奥氏体形貌以球团状晕圈为主,离异树枝晶含量低且晶粒细小；随着热模数升高,凝固时间延长,凝固形貌向海绵状凝固过渡；初生离异奥氏体树枝晶充分析出并长大,含量增多且晶粒粗大。(2)随着热模数增大,单位面积石墨球数量减少,球径增大且形态变差,均匀度和圆整度降低；最后凝固区中离异枝晶间元素偏析增强,铸态组织中残余珠光体含量升高,室温屈服强度、断后延伸率和冲击韧性均降低；(3)高温+低温的两阶段石墨化退火不仅可以消除基体中游离的渗碳体、磷共晶和细小的碎块状石墨,形成了破碎的奥氏体,而且还增加石墨球数量,减少珠光体含量并产生细碎的铁素体晶粒,使得抗拉强度下降,断后延伸率和冲击韧性明显上升。(4)(920℃×2h+720×4h)的退火工艺几乎消除了基体中的珠光体；经(920℃×2h+740℃×4h)低温退火后,铸件的基体中仍含有少量的珠光体,且随热模数的增加珠光体含量增多。