发布时间 : 星期一 文章第七章++铸铁更新完毕开始阅读
其组织中的渗碳体发生分解，得到奥氏体和团絮状的石墨组织。在随后缓冷过程中，从奥氏体中析出二次石墨，并沿着团絮状石墨的表面长大；当冷却至750~720℃共析温度时，奥氏体发生转变生成铁素体和石墨，最终得到铁素体可锻铸铁，其退火工艺曲线如图7-6中①所示，如果在共析转变过程中冷却速度较快，如图7-6中的曲线②所示，最
终将得到珠光体可锻铸铁。
图7-6 可锻铸铁的可锻化退火工艺曲线
二、可锻铸铁的成分、组织与性能特点 1、可锻铸铁的成分
目前生产中，可锻铸铁的碳含量为wC=2.2%~2.6%，硅含量为wSi=1.1%~1.6%。锰含量可在wMn=0.42%~1.2%范围内选择。含硫与含磷量应尽可能降低，一般要求wp<0.1%、ws<0.2%。
2、可锻铸铁的组织
可锻铸铁的组织特征：按图7-6中①所示的生产工艺进行完全石墨化退火后获得的铸铁，由铁素体和团絮石墨构成，称为铁素体基体可锻铸铁。若按图7-6中②所示的生产工艺只进行第一阶段石墨化退火，由珠光体和团絮状石墨构成，称为珠光体基体可锻铸铁。
团絮状石墨的特征是：表面不规则，表面面积与体积之比值较大。
图7-7 可锻铸铁的显微组织
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3、可锻铸铁的性能特点
可锻铸铁的力学性能优于灰铸铁，并接近于同类基体的球墨铸铁，但与球墨铸铁相比，具有铁水处理简易、质量稳定、废品率低等优点。因此生产中，常用可锻铸铁制作一些截面较薄而形状较复杂、工作时受振动而强度、韧性要求较高的零件，因为这些零件如用灰铸铁制造，则不能满足力学性能要求，如用球墨铸铁铸造，易形成白口，如用铸钢制造，则因铸造性能较差，质量不易保证。
三、可锻铸铁的牌号与应用
牌号中“KT”是“可铁”两字汉语拼音的第一个字母，其后面的“H”表示黑心可锻铸铁，“Z”表示珠光体可锻铸铁。符号后面的两组数字分别表示其最小的抗拉强度值（MPa）和伸长率值（%）。可锻铸铁的牌号和力学性能如表7-2所列。
可锻铸铁的强度和韧性均较灰铸铁高，并具有良好的塑性与韧性，常用作汽车与拖拉机的后桥外壳、机床扳手、低压阀门、管接头、农具等承受冲击、震动和扭转载荷的零件；珠光体可锻铸铁塑性和韧性不及黑心可锻铸铁，但其强度、硬度和耐磨性高，常用作曲轴、连杆、齿轮、摇臂、凸轮轴等强度与耐磨性要求较高的零件。
第四节 球墨铸铁
一、球墨铸铁的生产方法
（1）制取铁水：制造球墨铸铁所用的铁水碳含量要高（3.6%~3.9%），但硫、磷含量要低。为防止浇注温度过低，出炉的铁水温度必须高达1400℃以上。 （2）球化处理和孕育处理 它们是制造球墨铸铁的关键，必须严格操作。 球化剂的作用是使石墨呈球状析出，国外使用的球化剂主要是金属镁，我国广泛采用的球化剂是稀土镁合金。稀土镁合金中的镁和稀土都是球化元素，其含量均小于10%，其余为硅和铁。以稀土镁合金作球化剂，结合了我国的资源特点，其作用平稳，减少了镁的用量，还能改善球墨铸铁的质量。球化剂的加入量一般为铁水重量的1.0%~1.6%（视铸铁的化学成分和铸件大小而定）。
孕育剂的主要作用是促进石墨化，防止球化元素所造成的白口倾向。常用的孕育剂为硅含量75%的硅铁，加入量为铁水重量的0.4%~1.0%。
图7-8 冲入法球化处理
（3）铸型工艺 球墨铸铁较灰铸铁容易产生缩孔、缩松、皮下气孔和夹渣等缺陷，
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因此在工艺上要采取防范措施。
（4）热处理 由于铸态的球墨铸铁多为珠光体和铁素体的混合基体，有时还存有自由渗碳体，形状复杂件还存有残余内应力。因此，多数球铁件铸后要进行热处理，以保证应有的力学性能。常用的热处理是退火和正火，退火可获得铁素体基体，正火可获得珠光体基体。
二、球墨铸铁的成分、组织与性能特点 1、球墨铸铁的成分
球墨铸铁的化学成分与灰铸铁相比，其特点是含碳与含硅量高，含锰量较低，含硫与含磷量低，并含有一定量的稀土与镁。
由于球化剂镁和稀土元素都起阻止石墨化的作用，并使共晶点右移，所以球墨铸铁的碳当量较高。一般wC=3.6%~3.9%，wSi=2.2%~2.7%。
2、球墨铸铁的组织
球墨铸铁的组织特征：球铁的显微组织由球形石墨和金属基体两部分组成。随着成分和冷速的不同，球铁在铸态下的金属基体可分为铁素体、铁素体+珠光体、珠光体三种。
a）铁素体球墨铸铁 b）铁素体+珠光体球墨铸铁 c）珠光体球墨铸铁
图7.9 球墨铸铁的显微组织
3、球墨铸铁的性能特点
（1）力学性能：球墨铸铁的抗拉强度、塑性、韧性不仅高于其他铸铁，而且可与相应组织的铸钢相媲美，，对于承受静载荷的零件，用球墨铸铁代替铸钢，就可以减轻机器重量。但球墨铸铁的塑性与韧性却低于钢。球墨铸铁中的石墨球愈小、愈分散，球墨铸铁的强度、塑性、与韧性愈好，反之则差。
球墨铸铁的力学性能还与其基体组织有关。铁素体基体具有高的塑性和韧性，但强度与硬度较低，耐磨性较差。珠光体基体强度较高，耐磨性较好，但塑性、韧性较低。铁素体+珠光体基体的性能介于前两种基体之间。经热处理后，具有回火马氏体基体的
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硬度最高，但韧性很低；下贝氏体基体则具有良好的综合力学性能。
（2）其他性能 由于球墨铸铁有球状石墨存在，使它具有近似于灰铸铁的某些优良性能，如铸造性能、减摩性、切削加工性等。但球墨铸铁的过冷倾向大，易产生白口现象，而且铸件也容易产生缩松等缺陷，因而球墨铸铁的熔炼工艺和铸铁工艺都比灰铸铁要求高。
三、球墨铸铁的牌号与应用
球墨铸铁牌号的表示方法是用“QT”代号及其后面的两组数字组成。“QT”为球铁二字的汉语拼音字头，第一组数字代表最低抗拉强度值，第二组数字代表最低伸长率值。如表7-3所列。
球墨铸铁通过热处理可获得不同的基体组织，其性能可在较大范围内变化，加上球墨铸铁的生产周期短，成本低（接近于灰铸铁），因此，球墨铸铁在机械制造业中得到了广泛的应用。它成功地代替了不少碳钢、合金钢和可锻铸铁，用来制造一些受力复杂，强度、韧性和耐磨性要求高的零件。如具有高强度与耐磨性的珠光体球墨铸铁，常用来制造拖拉机或柴油机中的曲轴、连杆、凸轮轴，各种齿轮、机床的主轴、蜗杆、蜗轮、轧钢机的轧辊、大齿轮及大型水压机的工作缸、缸套、活塞等。具有高的韧性和塑性铁素体基体的球墨铸铁，常用来制造受压阀门、机器底座、汽车的后桥壳等。
四、球墨铸铁的热处理
球墨铸铁常用的热处理方法有退火、正火、等温淬火、调质处理等。 1、退火
（1）去应力退火 球墨铸铁的弹性模量以及凝固时收缩率比灰铸铁高，故铸造内应力比灰铸铁约大两倍。对于不再进行其它热处理的球墨铸铁铸件，都应进行去应力退火。 去应力退火工艺是将铸件缓慢加热到500~620℃左右，保温2~8h，然后随炉缓冷。 （2）石墨化退火 石墨化退火的目的是消除白口，降低硬度，改善切削加工性以及获得铁素体球墨铸铁。根据铸态基体组织不同，分为高温石墨化退火和低温石墨化退火两种。
①高温石墨化退火：为了获得铁素体球墨铸铁，需要进行高温石墨化退火，是将铸件加热到加热至共析温度以上，即900~950℃，保温2~5h，使自由渗碳体石墨化，然后随炉缓冷至600℃，使铸件发生第二和第三阶段石墨化，再出炉空冷。
②低温石墨化退火：当铸态基体组织为珠光体+铁素体、而无自由渗碳体存在时，为了获得塑性、韧性较高的铁素体球墨铸铁，可进行低温石墨化退火。
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