熱處理淬火材料之可鍛鑄鐵

根據(jù)碳在鑄鐵中的存在形式及石墨的形態(tài)，可將淬火熱處理材料鑄鐵分為白口鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵五大類。其中碳在白口鑄鐵中完全以碳化物的形式存在沒有石墨，這種鑄鐵脆性特別大，又特別堅硬，作為零件在工業(yè)上很少用，只有少數(shù)的部門采用。例如農(nóng)業(yè)上用的犁，除此之外多作為煉鋼用的原料，作為原料時，通常稱它為生鐵。另外，凡具有耐熱、耐蝕、耐磨等性能的鑄鐵又稱為特殊性能鑄鐵。可鍛鑄鐵又俗稱為馬鐵，實際上是不能鍛造的。可鍛鑄鐵的生產(chǎn)：可鍛鑄鐵是由一定成分的白口鐵經(jīng)過可鍛化（石墨化）退火而獲得的具有團(tuán)絮狀石墨的熱處理淬火材料的鑄鐵，其生產(chǎn)分兩個步驟：第一步，先鑄造純白口鑄鐵，不允許有石墨出現(xiàn)，否則在隨后的退火中，碳在已有的石墨上沉淀，得不到團(tuán)絮狀石墨；第二步，將白口鑄鐵加熱到900-960℃，長時間保溫，進(jìn)行石墨化退+9火處理。為了縮短時間，并細(xì)化組織，提高力學(xué)性能，可在鑄造時采用0.001%硼0.006%鉍和0.008%鋁的孕育劑進(jìn)行孕育處理，可將退火時間由70多小時縮短至30小時，孕育劑能強(qiáng)烈阻礙凝固時形成石墨和退火時促進(jìn)石墨化。成分與組織特征：由于生產(chǎn)淬火熱處理材料可鍛鑄鐵的先決條件是澆鑄出白口鑄鐵，若鑄鐵沒有完全白口化而出現(xiàn)了片狀石墨，則在隨后的退火過程中，會因為從滲碳體中分解出的石墨沿片狀石墨析出而得不到團(tuán)絮狀石墨。所以可鍛鑄鐵的碳硅含量不能太高，以促使鑄鐵完全白口化；但碳、硅含量也不能太低，否則使石墨退火困難，退火周期增長。可鍛鑄鐵的化學(xué)成分大致為：2.5%-3.2%C、0.6%-1.3%Si、0.4%-0.6%Mn、0.1%-0.26%P、0.05-1.0%S。可鍛鑄鐵有鐵素體和珠光體兩種基體。鐵素體基體十團(tuán)絮狀石墨的可鍛鑄鐵斷口呈黑灰色，俗稱黑心可鍛鑄鐵，這種銬鐵件的強(qiáng)度與延性均較灰鑄鐵的高，非常適合鑄造薄壁零件，是最為常用的一種淬火熱處理材料可鍛鑄鐵。珠光體基體加團(tuán)絮狀石墨的可鍛鑄鐵件斷口呈白色俗稱白心可鍛鑄鐵，這種可鍛鑄鐵應(yīng)用不多。牌號、性能與應(yīng)用：與灰鑄鐵相比，熱處理淬火介質(zhì)淬火的可鍛鑄鐵具有較高的力學(xué)性能，尤其是塑性與韌性有明顯的提高，這是由于團(tuán)絮狀石墨對金屬基體的割裂作用較片狀石墨大大減輕的緣故。鐵素體可鍛鑄鐵具有較高的塑性和韌性，且鑄造性能好，常用于制造形狀復(fù)雜的薄截面零件，如工作時易受沖擊和震動的汽車、拖拉機(jī)的后橋殼、管接頭等；珠光體可鍛鑄鐵強(qiáng)度和耐磨性較好，可用于制造曲軸、連桿、凸輪、活塞等強(qiáng)度和耐磨性要求較高的零件。可鍛鑄鐵牌號中，“KTH"和“KTZ”分別表示鐵素體基體可鍛鑄鐵和珠光體基體可鍛鑄鐵的代號，代號后的第一組數(shù)字表示鑄鐵的最低抗拉強(qiáng)度，第二組數(shù)字表示其最低延伸率。如KTZ700-02表示珠光體可鍛鑄鐵，其最低抗拉強(qiáng)度為700MPa，最低延伸率為2%。不同類型的可鍛鑄鐵適用的范圍有所不同。主要適用于動載和靜載且要求氣密性好的零件，如管道配件、中低壓閥門；適用于承受中等動載和靜載的零件，如機(jī)床用扳手、車輪殼、鋼絲繩接頭；適用于承受較高的沖擊、振動及扭轉(zhuǎn)負(fù)荷下工作的零件，如汽車上的差速器殼、前后輪殼等。本文參考《金屬工藝基礎(chǔ)與實踐》一書。