球墨铸铁早在上个世纪50年代就已经发展起来了，是一种高强度铸铁材料，它的综合性能非常接近于钢，也就是因是它的在硬度方面表现优异，现在已经成功的被利用在铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件上。也就是近年来建筑行业中所说的“以铁代钢”，这句话中间的铁指的就是球墨铸铁。
球墨铸铁是依靠球化与孕育处理得到球状石墨，这样有效地提升了铸铁的力学性能，特别是提升了塑性与韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁内的圆形石墨球相比石墨薄片（灰铸铁内）能够更好的抵抗应力集中，也因此能够更好的阻止裂纹等缺陷的产生。
对于利用球墨铸铁制备的汽车关键安全部件进行相关检测，来验证它们是否具有合理的球化率是十分重要的。因是这些部件即使出了一点小故障也有几率会带来极大的损失，甚至危及生命。
制造商通常使用一些破坏性检测方法，例如微观结构分析法，来验证样品零件是否具有正确的球化率。但是，微观结构分析法除了对于样品具有破坏性之外，取样也只占全部产品总量的很小一部分。而由球墨铸铁制备的汽车安全性关键零件，如用于制动与转向系统的零件，必须要对于每个铸件都进行球化率验证，因此无损检测方法才是最佳的选择。
超声波速与球化率的关系
研究发现，超声波纵波传播速度会随着球化率的降低而降低。生产球墨铸铁铸件的铸造厂一般都会设定声波传播速度的接受或拒绝极限，以确保铸件产品具有所需的球化率。
纯铁、球墨铸铁与灰铸铁中的声速存在一定差异。通常，纯铁中声波的传播速度约是0.232英寸/微秒（in/μs），球墨铸铁中约是0.222in/μs，灰铸铁中则约是0.192in/μs。不同材料内声波的具体速度取决于合金组成、晶粒结构与一些其他的工艺参数等。
超声波对于球化率的检测
声速与球化率之间的关系，超声波无损检测技术被视是是检测铸件零部件球化率的理想工具。
一般会先利用具有已知球化率的代表性“参考”标准铸件对于超声波系统进行适当调整。用于参考的标准铸件的几何形状必须在尺寸上能够代表待检测的生产部件。并使用千分尺或卡尺在检测点上准确的测量工作出参考铸件的厚度，将会把该值输入到测量工作软件中用于计算声速。
超声检测：如何利用超声波验证球墨铸铁材料的球化率
超声波检测装置的软件界面
超声检测：如何利用超声波验证球墨铸铁材料的球化率
来自参考铸件样品的超声回波
超声检测：如何利用超声波验证球墨铸铁材料的球化率
在超声波检测系统软件界面设置检测样品的声速和厚度极限值
具有单晶脉冲回波传感器的超声波测厚计与探伤仪可用于手动测量工作声速。虽然手动检测对于于小批量零件进行抽检非常方便，但与专用的自动检测系统相比检测速度较慢，并且受操作人员的主观影响较大。因此，手动检测对于于铸造加工生产线中的大批量铸造检测来说，既不可取也不实际。
自动化超声波检测方案
超声检测：如何利用超声波验证球墨铸铁材料的球化率液槽中的检测装置
生产线上铸造产品的自动检测系统一般由超声波检测仪器、特定的计算机软件、超声波换能器与数字输入/输出（IO）总线组成。
除了上述的超声波硬件与软件，该系统还采用了一个浸没式水箱、一套精密零件专用检测夹具、一种加载与卸载零件的特殊装置（装卸可由机器人手动或自动进行）以及一套用于管理样品且能根据检测报告分离合格与不合格产品的控制系统。
精密零件专用的检测夹具安装在浸没式水箱中，用于固定铸铁样品的相对于位置（相对于于超声波换能器）。两个相对于的超声换能器设置是一发一收（或投射传输）模式，测量工作所得到的超声回波传播时间并依次计算出声速。
检测位置必须是在铸件上两个平行且平坦的表面所在的区域上。测量工作精度一般取决于铸件样品的几何形状与铸件相对于于换能器的位置的准确性。机械精度与夹具的清洁度对于于获取精确的检测报告同样很重要。磨损的装置必须重新加工或更换才能继续使用。
测量工作的基本原理如下图所示。发射与接收换能器之间的超声波飞行时间（TOF）依靠水路测量工作得出（在装置中不加铸件样品）（图中的TOF1）。接下来测量工作出代表铸件两侧水路的飞行时间以及声波在铸件中完成一次往返所需的时间（图中的TOF2）。随之后根据测量工作部件的厚度与两个测量工作的TOF值即可计算出声波的传播速度。
超声检测：如何利用超声波验证球墨铸铁材料的球化率声速测量原理示意图
超声检测：如何利用超声波验证球墨铸铁材料的球化率 在调整界面输入参考铸件的序列号、厚度以及声速等信息
超声检测：如何利用超声波验证球墨铸铁材料的球化率 夹具上没有铸件样品（只有水）时测量的超声波飞行时间TOF1
超声检测：如何利用超声波验证球墨铸铁材料的球化率 夹具上加载好检测样品后测出的超声波飞行时间TOF2值
因是温度会影响声速，所以浸入池水温的变化会引起声速测量工作精度的相应变化。是了最大程度的减小这种影响，在检测每个铸件样品之后都会测量工作水中的声速，并使用该信息来补偿速度测量工作，从而提供不受水温变化影响的精确报告。铸件温度的变化也会对于测量工作精度产生影响，如果变化较大，则需要重新进行系统调整。
声速测量工作系统可以快速方便地进行调整，并且也需要进行定期校准以保持测量工作的稳定性与准确性。校准一般是使用具有已知球化率的参考铸件材料对于系统进行调整。
当调整完成之后，将会把系统切换到检测模式即可以开始对于生产铸件进行检测，检测速度可以达到每分钟检测15~30个铸件，限制检测速度的主要原因来自于铸件装卸所花费的时间。
超声检测：如何利用超声波验证球墨铸铁材料的球化率系统调整好后，屏幕显示出测量结果并指示校准完毕
测量工作开始之后就是简单的一个接一个地将会把铸件样品装入液槽中的夹具上。所使用的特定软件能够依靠基于加载铸件时产生的超声回波来识别铸件的存在并自动触发测量工作开关。将会把测量工作报告与预设的速度与厚度限制值进行比较，系统能够生成接受或拒绝决定，既作是屏幕上的指示，又作是控制系统的输出信号。检测之后，铸件从夹具中卸载下来并被分成合格与不合格组。
超声检测：如何利用超声波验证球墨铸铁材料的球化率操作人员正在手动加载检测样品
超声检测：如何利用超声波验证球墨铸铁材料的球化率自动加载及卸载检测样品
在检测期间，可以依靠用户界面上的LED屏幕观察检测顺序。接受/拒绝排序决定也会显示在LED屏幕上，并在数字输入/输出总线上发出信号，显示每个检测铸件的速度数值、厚度与水中声速测量工作报告等信息。每个铸件的测量工作值都会绘制在趋势图上。接受的与拒绝的零件数以及检测的总零件数由用户界面上的零件计数器进行计数与显示。检测报告最终可导出是CSV文件，用于离线文档存储与分析。
采用多种通道系统则可以在相同的铸件上进行多种次测量工作以及在独立的加工生产线上进行同时测量工作。依靠独立通道操作，操作人员可以在其他通道继续检测时对于另一个通道进行停止或调整操作。
超声检测：如何利用超声波验证球墨铸铁材料的球化率用户界面上显示的测量趋势图、测量序号以及测量结果等信息
超声检测：如何利用超声波验证球墨铸铁材料的球化率 多通道系统用户界面显示4个活跃通道
缺陷检测
除了声速与厚度测量工作之外，还可以专门选择通道来进行与声速测量工作并行的脉冲回波缺陷检测。超声波脉冲发生器可以产生高压电脉冲，并被换能器转换成高频超声。材料中的缺陷或者不连续处反射回来的信号依靠换能器转换是电信号，经过放大与处理，传送到显示器上。最终接收到的信号能够用于计算缺陷的位置、尺寸与取向等。
超声检测：如何利用超声波验证球墨铸铁材料的球化率缺陷检测
经验总结
超声波无损检测技术是人们提供了一种可靠的测量工作声速的方法，因此可以验证球墨铸铁材料的球化率。将会把超声波检测技术集成到铸造产品生产线上的自动化检测系统中，可以快速、可靠地检测100％的铸造零件。
是了确保铸件相对于于超声波换能器的位置始终保持一致，检测还需要用到精密的机械固定装置；特定的应用软件使用户能够轻松的调整系统并提供稳定、准确的检测报告。
超声波检测技术不仅仅是具有声速测量工作功能，除此之外，它还可以依靠使用专门的换能器与专用缺陷通道来检测铸件材料中的缺陷等信息。