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球墨鑄鐵

主要由鐵、碳和硅組成的合金的總稱。在這些合金中、含碳量超過(guò)在共晶溫度時(shí)能保留在奧氏體固溶體中的量。鑄鐵主要由鐵、碳和硅組成的合金的總稱。在這些合金中、含碳量超過(guò)在共晶溫度時(shí)能保留在奧氏體固溶體中的量。
　　含碳量在2％以上的鐵碳合金。工業(yè)用鑄鐵一般含碳量為2％～4％。碳在鑄鐵中多以石墨形態(tài)存在、有時(shí)也以滲碳體形態(tài)存在。除碳外、鑄鐵中還含有1％～3％的硅、以及錳、磷、硫等元素。合金鑄鐵還含有鎳、鉻、鉬、鋁、銅、硼、釩等元素。碳、硅是影響鑄鐵顯微組織和性能的主要元素。鑄鐵可分為：①灰口鑄鐵。含碳量較高（2.7％～4.0％）、碳主要以片狀石墨形態(tài)存在、斷口呈灰色、簡(jiǎn)稱灰鐵。熔點(diǎn)低（1145～1250℃）、凝固時(shí)收縮量小、抗壓強(qiáng)度和硬度接近碳素鋼、減震性好。用于制造機(jī)床床身、汽缸、箱體等結(jié)構(gòu)件。②白口鑄鐵。碳、硅含量較低、碳主要以滲碳體形態(tài)存在、斷口呈銀白色。凝固時(shí)收縮大、易產(chǎn)生縮孔、裂紋。硬度高、脆性大、不能承受沖擊載荷。多用作可鍛鑄鐵的坯件和制作耐磨損的零部件。③可鍛鑄鐵。由白口鑄鐵退火處理后獲得、石墨呈團(tuán)絮狀分布、簡(jiǎn)稱韌鐵。其組織性能均勻、耐磨損、有良好的塑性和韌性。用于制造形狀復(fù)雜、能承受強(qiáng)動(dòng)載荷的零件。④球墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)球化處理后獲得、析出的石墨呈球狀、簡(jiǎn)稱球鐵。比普通灰口鑄鐵有較高強(qiáng)度、較好韌性和塑性。用于制造內(nèi)燃機(jī)、汽車(chē)零部件及農(nóng)機(jī)具等。⑤蠕墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)蠕化處理后獲得、析出的石墨呈蠕蟲(chóng)狀。力學(xué)性能與球墨鑄鐵相近、鑄造性能介于灰口鑄鐵與球墨鑄鐵之間。用于制造汽車(chē)的零部件。⑥合金鑄鐵。普通鑄鐵加入適量合金元素（如硅、錳、磷、鎳、鉻、鉬、銅、鋁、硼、釩、錫等）獲得。合金元素使鑄鐵的基體組織發(fā)生變化、從而具有相應(yīng)的耐熱、耐磨、耐蝕、耐低溫或無(wú)磁等特性。用于制造礦山、化工機(jī)械和儀器、儀表等的零部件。

鑄鐵的分類(lèi)

　　分類(lèi)方法分類(lèi)名稱說(shuō)明

　　1.按斷口顏色分 (1)灰鑄鐵這種鑄鐵中的碳大部分或全部以自由狀態(tài)的片狀石墨形式存在、其斷口呈暗灰色、有一定的力學(xué)性能和良好的被切削性能、普遍應(yīng)用于工業(yè)中

　　(2)白口鑄鐵白口鑄鐵是組織中完全沒(méi)有或幾乎完全沒(méi)有石墨的一種鐵碳合金、其斷口呈白亮色、硬而脆、不能進(jìn)行切削加工、很少在工業(yè)上直接用來(lái)制作機(jī)械零件。由于其具有很高的表面硬度和耐磨性、又稱激冷鑄鐵或冷硬鑄鐵

　　(3)麻口鑄鐵麻口鑄鐵是介于白口鑄鐵和灰鑄鐵之間的一種鑄鐵、其斷口呈灰白相間的麻點(diǎn)狀、性能不好、極少應(yīng)用

　　2.按化學(xué)成分分 (1)普通鑄鐵是指不含任何合金元素的鑄鐵、如灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵等

　　(2)合金鑄鐵是在普通鑄鐵內(nèi)加入一些合金元素、用以提高某些特殊性能而配制的一種高級(jí)鑄鐵。如各種耐蝕、耐熱、耐磨的特殊性能鑄鐵

　　3.按生產(chǎn)方法和組織性能分 (1)普通灰鑄鐵參見(jiàn)“灰鑄鐵”

　　(2)孕育鑄鐵這是在灰鑄鐵基礎(chǔ)上、采用“變質(zhì)處理”而成、又稱變質(zhì)鑄鐵。其強(qiáng)度、塑性和韌性均比一般灰鑄鐵好得多、組織也較均勻。主要用于制造力學(xué)性能要求較高、而截面尺寸變化較大的大型鑄件

　　(3)可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是由一定成分的白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火而成、比灰鑄鐵具有較高的韌性、又稱韌性鑄鐵。它并不可以鍛造、常用來(lái)制造承受沖擊載荷的鑄件

　　(4)球墨鑄鐵簡(jiǎn)稱球鐵。它是通過(guò)在澆鑄前往鐵液中加入一定量的球化劑和墨化劑、以促進(jìn)呈球狀石墨結(jié)晶而獲得的。它和鋼相比、除塑性、韌性稍低外、其他性能均接近、是兼有鋼和鑄鐵優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)良材料、在機(jī)械工程上應(yīng)用廣泛

　　(5)特殊性能鑄鐵這是一種有某些特性的鑄鐵、根據(jù)用途的不同、可分為耐磨鑄鐵、耐熱鑄鐵、耐蝕鑄鐵等。大都屬于合金鑄鐵、在機(jī)械制造上應(yīng)用較廣泛

鑄鐵-熱處理工藝

1.消除應(yīng)力退火

　　由于鑄件壁厚不均勻、在加熱、冷卻及相變過(guò)程中、會(huì)產(chǎn)生效應(yīng)力和組織應(yīng)力。另外大型零件在機(jī)加工之后其內(nèi)部也易殘存應(yīng)力、所有這些內(nèi)應(yīng)力都必須消除。去應(yīng)力退火通常的加熱溫度為500～550℃保溫時(shí)間為2～8h、然后爐冷(灰口鐵)或空冷(球鐵)。采用這種工藝可消除鑄件內(nèi)應(yīng)力的90～95%、但鑄鐵組織不發(fā)生變化。若溫度超過(guò)550℃或保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、反而會(huì)引起石墨化、使鑄件強(qiáng)度和硬度降低。

2.消除鑄件白口的高溫石墨化退火

　　鑄件冷卻時(shí)、表層及薄截面處、往往產(chǎn)生白口。白口組織硬而脆、加工性能差、易剝落。因此必須采用退火(或正火)的方法消除白口組織。退火工藝為：加熱到550－950℃保溫2～5 h、隨后爐冷到500-550℃再出爐空冷。在高溫保溫期間、游高滲碳體和共晶滲碳體分解為石墨和A、在隨后護(hù)冷過(guò)程中二次滲碳體和共析滲碳體也分解、發(fā)生石墨化過(guò)程。由于滲碳體的分解、導(dǎo)致硬度下降、從而提高了切削加工性。

3.球鐵的正火

　　球鐵正火的目的是為了獲得珠光體基體組織、并細(xì)化晶粒、均勻組織、以提高鑄件的機(jī)械性能。有時(shí)正火也是球鐵表面淬火在組織上的準(zhǔn)備、正火分高溫正火和低溫正火。高溫正火溫度一般不超過(guò)950～980℃、低溫正火一般加熱到共折溫度區(qū)間820～860℃。正火之后一般還需進(jìn)行四人處理、以消除正火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

4.球鐵的淬火及回火

　　為了提高球鐵的機(jī)械性能、一般鑄件加熱到Afc1以上30～50℃(Afc1代表加熱時(shí)A形成終了溫度)、保溫后淬入油中、得到馬氏體組織。為了適當(dāng)降低淬火后的殘余應(yīng)力、一般淬火后應(yīng)進(jìn)行回火、低溫回火組織為回火馬氏作加殘留貝氏體再加球狀石墨。這種組織耐磨性好、用于要求高耐磨性、高強(qiáng)度的零件。中溫回火溫度為350-500℃回火后組織為回火屈氏體加球狀石墨、適用于要求耐磨性好、具有一定效穩(wěn)定性和彈性的厚件。相關(guān)人才較多集中在鋼鐵英才網(wǎng)。高溫回火溫度為500-60D℃、回火后組織為回火索氏作加球狀石墨、具有韌性和強(qiáng)度結(jié)合良好的綜合性能、因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。

5.球鐵的多溫淬火

　　球鐵經(jīng)等溫淬火后可以獲得高強(qiáng)度、同時(shí)兼有較好的塑性和韌性。多溫淬火加熱溫度的選擇主要考慮使原始組織全部A化、不殘留F、同時(shí)也避免A晶粒長(zhǎng)大。加熱溫度一般采用Afc1以上30～50℃、等溫處理溫度為0～350℃以保證獲得具有綜合機(jī)械性能的下貝氏體組織。稀土鎂鋁球鐵等溫淬火后σb=1200～1400MPa、αk=3～3.6J／cm2、HRC＝47～51。但應(yīng)注意等溫淬火后再加一道回火工序。

6.表面淬火

　　為了提高某些鑄件的表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度、可采用表面淬火�；诣T鐵及球鐵鑄件均可進(jìn)行表面淬火。一般采用高(中) 頻感應(yīng)加熱表面淬火和電接觸表面淬火。

7.化學(xué)熱處理

　　對(duì)于要求表面耐磨或抗氧化、耐腐蝕的鑄件、可以采用類(lèi)似于鋼的化學(xué)熱處理工藝、如氣體軟氯化、氯化、滲硼、滲硫等處理。