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收藏词条   编辑词条 铸铁可锻化退火

创建时间:2008-08-02

将白口铸铁转变成可锻铸铁的退火工艺。按照基体组织不同可分为铁素体、珠光体和马氏体3种可锻铸铁。按照热处理条件和断口组织颜色不同,可分为黑心和白心可锻铸铁。前者的强度较低,但塑韧性较好,应用较广泛。中国有8个品种可锻铸铁。可锻铸铁实际上并不可锻造,且石墨化退火时间长,有为球墨铸铁取代的趋势。但前者质量较稳定,铁水易处理,成本较低,适应性较强,可取代部分铸钢和有色合金铸件,在汽车、拖拉机和建筑业中得到了广泛应用。

制造技术    

制造可锻铸铁的主要技术,是先得到白口铁组织和其后的退火工艺制度。因此,铁水的化学成分应保证铸件断面生成白口铁组织,铸造性能要好,力学性能符合要求,可锻化退火时间要短。白口铸铁的化学成分一般为:Fe一1.O~1.8Si一2.2~2.8C—O.3~1.2Mn —<0.25S一

退火工艺    

可锻化退火工艺是得到合格可锻铸铁的必要手段,主要包括黑心可锻铸铁、白心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁的退火工艺。

黑心可锻铸铁的可锻化退火目的是在中性气氛中将白口铸铁中的渗碳体(Fe3C)分解成铁素体(a—Fe)和团絮状石墨组织。其方法是将白口铸铁件装入退火箱内,密封后装炉,以30~50℃/h的升温速度加热到880~900℃,保温7~15h,使Fe3C产生热分解,并使碳在奥氏体( γ-Fe)中饱和且均匀分布,此时的组织应为 γ一Fe+C。若有Fe3C存在,可能是保温时间不够或成分不合格。此为第一阶段高温石墨化退火。然后以40~50℃/min的速度降温冷却,使 γ-Fe中碳以石墨态析出且聚集在已有石墨周围,形成多个或大的团絮状石墨。当温度降至750℃时,可得到 γ-Fe+c+少量a—Fe组织。如有自由Fe3C存在,表明冷却速度过大。再以3~5℃/min缓慢冷到700℃,进行第二阶段中温石墨化退火,使珠光体中的Fe3C分解为 γ-Fe+C。此阶段结束时应得到a-Fe+C两相组织,即黑心铁素体可锻铸铁。最后是冷却阶段,从700℃左右炉冷到600~650℃时出炉空冷,如此其韧性较好;若从700℃炉冷到450~500℃时出炉空冷,其韧性将降到前者的1/4左右。还可重新加热到600℃时再快冷来消除脆性。整个可锻化退火过程约需55~70h。典型的铁素体可锻铸铁件的成分和退火工艺制度见表1。

珠光体可锻铸铁的可锻化退火和铁素体可锻铸铁的退火工艺相比,是不进行第二阶段石墨化,只在880~960℃石墨化后即随炉冷到870~890℃时出炉空冷,使丫一Fe分解成珠光体和石墨组织。为提高其韧性,可在冷却到650~。700℃时保温5~10h,然后出炉空冷。为使珠光体组织稳定在90%以上,可适当提高锰含量,或减少硅、碳量,必要时还可加入少量铬、锡、钒、钼等元素。另一种方法是按铁素体可锻铸铁退火工艺得到铁素体黑心可锻铸铁,再重新加热到共析转变温度附近保温,使形成珠光体和石墨组织,再以较快的冷却速度降至室温。珠光体可锻铸铁件的两种退火工艺制度见表2。       白心可锻铸铁件的可锻化退火    

与黑心可锻铸铁相比,其特点是在氧化性气氛中进行的,除有石墨化过程外,还有氧化脱碳作用。方法是在装有白口铸铁件的退火箱中,将铁屑或赤铁矿粉等氧化剂填充在白口铸铁件周围,再装炉升温到950~1050℃保温,使渗碳体分解并氧化脱碳,然后炉冷至900℃左右时出炉空冷,得到珠光体基体和退火石墨,而边部有少量铁素体的白心可锻铸铁件。本品具有较高塑性和焊接性能,这一点是其他铸铁所不及的。

可锻化退火新工艺   

上述退火工艺的缺点是生产周期长。缩短退火时间的主要方法是调整铁水成分、进行孕育处理和预热处理等。如先进行一次正火或淬火,在300~400 ℃保温3~5h;加快铸件的冷凝速度细化晶粒;加入微量白口化元素碲、铋和石墨化增核剂元素硼、铝等,利用这些元素的相互制约作用,增加石墨化的核心数目,促进石墨化过程。某厂用硼、铋合金孕育处理的铁水铸成汽车后桥壳体,在电炉中进行可锻化退火,退火周期由55~70h缩短到20h左右。

 

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