其一、球墨鑄鐵熱處理工藝

　　球墨鑄鐵(簡稱球鐵)自上世紀四十年代問世并投入生產以來以其耐磨、減振和生產成本低廉等優點得到了迅猛的發展。迄今為止，球鐵在汽車、機車車輛、機械機床及配件、鑄鐵管等生產中獲得了廣泛的應用。我國球鐵在2006年的產量己增長為680多萬噸，約占當年世界球鐵總產量的31.6%，在鑄鐵件中所占的比重也由1997年的14.1%增至24一25%，僅球鐵曲軸年產量就達到約20萬噸，1000萬根以上。球鐵鑄件除了產量大，種類多之外，目前厚大球鐵件也在不斷研發和生產。球鐵依然是本世紀最為重要的工程結構材料之一。

　　隨著現代裝備向輕量化、節能、高效的方向發展，人們對球鐵的強度和使用性能的要求也不斷提高。因此，鑄造和冶金工作者通常采用鑄造合金化，抑或通過熱處理工藝來達到提高球鐵機械性能的目的。但是，前者因在球鐵鑄造過程中需添加昂貴的合金元素(如Ti、Cu等)，使球鐵件的生產成本大大增加，這極大地削弱了球鐵件廉價的市場優勢；后者耗時、耗能的弊端使球鐵生產失去了市場開發的競爭力。而且，球鐵較合金鋼韌性差，目前球鐵強化手段對沖擊韌性的提高非常有限。

　　金屬塑性加工理論經上世紀四十年代發展成為一門單獨的應用學科以來，涌現出大量的新設備和新工藝。它是金屬材料在外力作用下成形的同時改善和提高其內部組織、性能，尤其是鑄造組織的一種加工方法。通過金屬在塑性狀態下的體積轉移，充分提高了制件的材料利用率，提高了制件的強度和工件的精度。而在高溫塑性變形過程中，將金屬的形變和相變結合在一起的熱機處理過程不僅能提高材料的強度，改善金屬微觀組織，還可以大大提高生產效率，節省了不必要的能源消耗，典型的塑性加工工藝有連鑄連軋、鍛造余熱淬火、控制軋制、超塑性成型等。

　　由于塑性變形不僅可以合理消除球鐵中縮孔、縮松等收縮類鑄造缺陷，提高球墨鑄鐵強度和綜合使用性能，還可以減少甚至替代現有的一些合金化和熱處理工藝，達到減低成本，增加生產效率，降低能源消耗的目的。因此，將塑性成形工藝應用在球鐵材料上勢在必行。通過塑性變形提高球鐵的強度和沖擊韌性，將最大限度地發揮球鐵自身優良的耐磨性、減震性以及低廉的生產成本等特點，也為球鐵齒輪、軸承甚至曲軸類工件的應用開辟更廣闊的空間。

　　但是，目前國內外對球鐵可塑性的研究非常匾乏，尤其是系統地分析球鐵在高溫下的塑性行為，以及變形對球鐵微觀組織變化的影響規律尚不多見。這嚴重影響了塑性加工工藝在球鐵中的應用，也阻礙了球鐵產業的進一步擴大發展。

　　其二、納米技術在球墨鑄鐵件中的應用

　　納米技術是近些年發展起來的一種微粒尺寸在1~100nm之間的高性能材料。由于納米材料具有良好的耐磨性及抗高溫性能，因此在表面處理中已成為一種新途徑。但因受納米材料成本之約束，目前能運用于實際生產的主要是納米復合涂層處理。所謂納米復合涂層處理，是指在零件表面涂覆一層含有納米材料的復合涂層(在納米復合涂層中除納米材料外還有其他相存在)，這種復合鍍層具有超強的耐磨性和自潤滑性，此外還具有高熱穩定性和耐腐蝕性，并且因為涂層為多層復合，因此涂層與基體結合力及涂層的韌性非常高，大幅提高了零件的疲勞抗力，使零件的使用壽命大幅延長。

　　試驗證明，如果將這種納米復合涂層涂覆在球墨鑄件表面，能使球墨鑄鐵件表面具有納米材料的優異特性及復合涂層的綜合力學性能。當然，盡管納米復合涂層技術在實驗階段已取得不少成果，但目前能夠真正實現商業化的納米復合涂層技術主要還是添加性的納米復合涂層技術。目前添加的納米顆粒主要有納米氧化物、納米碳化物、納米氮化物以及納米金屬和納米合金，具體添加那種納米顆粒應視球墨鑄鐵件表面要求的力學性能而定。