摘要：本文系统研究了钛元素在不同碳当量条件下对灰铸铁组织性能的影响规律。研究发现在高碳当量（CE＞4.10%）条件下，微量钛可显著提升铸铁力学性能并改善断面均匀性；而在中低碳当量（CE=3.65%-3.85%）条件下，钛元素对灰铸铁的组织演变、力学性能及铸造缺陷具有复杂的影响机制。

关键词：灰铸铁；钛元素；D型石墨；力学性能；铸造缺陷

1. 钛元素在铸铁中的存在形式及作用
在灰铸铁生产过程中，钛元素主要通过生铁、废钢等金属炉料进入铁液体系。研究表明：
- 钛主要以化合物形式存在于金属基体中
- 部分钛的氮化物/碳氮化物富集于铁素体-石墨界面
- 高硬度钛化合物（≥3200HV）会显著影响切削加工性能
- 过量钛含量（＞0.096%）易导致加工热裂纹

2. 实验研究结果分析
2.1 石墨形态演变规律
在CE=3.65%-3.85%条件下：
（1）钛元素显著增加铁液过冷倾向，促进D型石墨形成
（2）湿型砂铸造工艺下D型石墨形成倾向更为显著
（3）随钛含量增加，D型石墨比例持续升高

2.2 力学性能变化特征
（1）高硅碳比条件下，D型石墨比例与力学性能呈正相关
（2）CE=3.66%时，随钛含量增加强度性能显著降低
（3）厚大断面处D型石墨形成对性能改善明显

2.3 铸造缺陷形成机理
（1）钛、铝元素协同作用降低铸件致密性
（2）当Ti=0.17%、Al=0.023%时，缩松缺陷率达70%
（3）元素偏析加剧微观缩松形成

3. 钛合金化的工业应用价值
（1）D型石墨铸铁具有优异的耐热性能：
- 抗氧化性提升
- 抗生长性能改善
- 500-700℃工况寿命提高3倍
（2）微量钛可中和过量氮气，减少氮气孔缺陷
（3）在蠕墨铸铁中可作为有益合金元素

4. 结论
（1）钛含量需根据碳当量精确控制
（2）高CE条件下推荐采用微量钛合金化
（3）严格控制钛铝含量可降低缩松风险
（4）不同铸造工艺需制定差异化钛控制标准

本研究为灰铸铁生产中钛元素的科学应用提供了重要理论依据和实践指导。

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