黑心可鍛鑄鐵石墨化退火工藝

黑心可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線如圖2所示。試樣在中溫箱式電阻爐中進(jìn)行熱處理。把試樣先進(jìn)行預(yù)溫處理，即在400℃保溫2h，然后升溫到930℃，保溫7-9h，爐冷到730℃，保溫6-7h，再爐冷到650℃后出爐空冷 。

黑心可鍛鑄鐵的化學(xué)分析結(jié)果如圖1所示。

黑心可鍛鑄鐵韌性非常高，綜合性能較好。可鍛鑄鐵是通過對(duì)白口鑄鐵的可鍛化退火處理得到的。可鍛化退火的時(shí)間較長，通過加入一定量的合金，來縮短可鍛化退火時(shí)間。將白口鑄鐵毛坯件在密封的退火爐中進(jìn)行熱處理，在中性爐氣條件下退火時(shí)，得到的鑄鐵組織中有呈團(tuán)絮狀的石墨存在。這種石墨雖不很圓整和緊密，但它對(duì)基體的割裂作用則比灰鑄鐵中的片狀石墨要小得多，因此它能使鑄鐵得到較高的強(qiáng)度及良好的韌性。鑄鐵的基體可以通過熱處理來加以控制，使之成為鐵素體或珠光體。通過用中頻感應(yīng)電爐制備黑心可鍛鑄鐵坯料白口鑄鐵，制備單獨(dú)加入Bi和同時(shí)加入B-Bi合金來與未加入任何合金的試樣，石墨化退火后得到可鍛鑄鐵，對(duì)白口鑄鐵和可鍛鑄鐵進(jìn)行組織觀察，并對(duì)鑄態(tài)和退火態(tài)試樣進(jìn)行了拉伸性能測試 。

黑心可鍛鑄鐵的鑄態(tài)宏觀斷口為白色，石墨化退火后為灰黑色。在鑄態(tài)下得到白色網(wǎng)狀滲碳體 黑色部分珠光體組織（萊氏體 珠光體）；單加鉻的組織比不加合金元素的滲碳體要細(xì)小，加鉻和硼的滲碳體組織成細(xì)小網(wǎng)狀均勻分布。石墨化退火組織為均勻的鐵素體 絮狀石墨。單加鉻的組織比不加合金元素的絮狀石墨要細(xì)小，加鉻和硼的組織為均勻細(xì)小絮狀石墨。

鉻的作用：加入量0.01-0.012%，其效果是：

a)鉻在鐵液凝固時(shí)強(qiáng)烈阻礙石墨化，可保證厚壁鑄件獲得白口組織。

b)處理后8-10min內(nèi)須澆完，氧化而失效。

硼-鉻的作用：加入量0.0015-0.0025% ，Bi0.005%-0.008%，其效果是：

a)硼促進(jìn)石墨化，尤其第二階段石墨化；增加石墨核心的作用超過鋁，故退火時(shí)可快速升溫，不必低溫預(yù)處理。硼過量，石墨松散。

b)適用于硅量較高的鐵液.石墨呈球團(tuán)狀且緊密，力學(xué)性能好 。

拉伸選用微機(jī)控制電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試樣溫度為室溫（20℃），直徑為10mm，且均經(jīng)過石墨化退火熱處理，黑心可鍛鑄鐵試樣分三組（A、B、C），A組為不加入任何合金的試樣，B組為加入0. 007% Bi的試樣，C組為加入0.007% Bi和0.002%的B的試樣。結(jié)果見表8?？梢娊?jīng)硼鉻聯(lián)合處理的可鍛鑄鐵，抗拉強(qiáng)度提高到348. 7MPa，伸長率也滿足要求。主要是硼鉻加入后細(xì)化了可鍛鑄鐵中鐵素體的晶粒和促進(jìn)了絮狀石墨細(xì)小化 。

可鍛鑄鐵（malleable cast iron） 汽車用金屬材料。由一定化學(xué)成分的鐵液澆鑄成白口坯件，經(jīng)過石墨化退火，石墨主要呈團(tuán)絮狀、絮狀，有時(shí)呈少量團(tuán)球狀的鑄鐵?？慑戣T鐵與灰鑄鐵相比，具有較高的強(qiáng)度、韌性和沖擊韌性?？慑戣T鐵根據(jù)化學(xué)成分、熱處理工藝、性能以及組織不同分為黑心可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵以及白心可鍛鑄鐵和球墨可鍛鑄鐵四類。目前中國生產(chǎn)的可鍛鑄鐵90%以上為黑心可鍛鑄鐵。其他三類可鍛鑄鐵應(yīng)用較少。黑心可鍛鑄鐵強(qiáng)度不高，但具有良好的塑性和韌性?？慑戣T鐵主要應(yīng)用于汽車后橋橋殼、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、低壓閥、管接頭等受沖擊和震動(dòng)的零件。

可鍛鑄鐵白心可鍛鑄鐵

白心可鍛鑄鐵，由法國人R.A.F. de羅茂于1722年研制成功。將碳、硅含量較低的白口鑄鐵密封在氧化介質(zhì)中，在950～1050℃溫度下保持幾十個(gè)小時(shí)進(jìn)行脫碳退火處理，就得到外層為鐵素體、中心殘留著少量珠光體和團(tuán)絮狀石墨的顯微組織。其心部斷口呈白色，故稱為白心可鍛鑄鐵。

可鍛鑄鐵黑心可鍛鑄鐵

黑心可鍛鑄鐵，由美國人S.博伊登于1826年在引進(jìn)制造白心可鍛鑄鐵工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展而成。將碳、硅含量較低的白口鑄鐵放在中性介質(zhì)中進(jìn)行石墨化處理后，在 850～950℃溫度下保持幾十小時(shí)，爐內(nèi)冷卻至720～740℃再保溫十幾小時(shí)，最后得到鐵素體基體和團(tuán)絮狀石墨的鐵素體黑心可鍛鑄鐵；或在850～950℃下保溫十幾小時(shí)后出爐，空氣中冷卻，得到珠光體基體和團(tuán)絮狀石墨的珠光體黑心可鍛鑄鐵。性能和用途可鍛鑄鐵中石墨呈團(tuán)絮狀，含量較少，應(yīng)力集中現(xiàn)象不太顯著，對(duì)鑄鐵的有效負(fù)荷面積減小不多，抗拉強(qiáng)度可達(dá)300～700兆帕，延伸率可達(dá)2～12%，切削加工性能、抗氧化生長性能和耐蝕性能良好?？慑戣T鐵鑄態(tài)組織為白口，鐵水流動(dòng)性較差，容易產(chǎn)生縮孔，熱裂傾向較大，所以一般只適用于形狀不太復(fù)雜的鑄件。此外由于退火時(shí)間隨壁厚加大而延長，同時(shí)過厚的鑄件中心部分難達(dá)到完全退火，因此白心可鍛鑄鐵件的壁厚一般不超過12毫米，黑心可鍛鑄鐵壁厚不超過25毫米。鐵素體可鍛鑄鐵廣泛用于汽車、拖拉機(jī)的輪圈、差速器殼和底盤零件，機(jī)床附件中的扳手，輸電線路中的瓷瓶鐵帽、線夾、碗頭排板，紡織機(jī)械中的粗紡機(jī)和印花機(jī)盤頭以及水油管道中的彎頭、三通、接頭、中壓閥門等。珠光體可鍛鑄鐵用于氣閥搖桿、加煤機(jī)零件、高壓接頭閥體和汽車工業(yè)撥叉、差動(dòng)齒輪箱等。白心可鍛鑄鐵用于汽車零件吊架、駕駛盤柱叉肩、紡織機(jī)零件等。發(fā)展可鍛鑄鐵的研究主要集中在鑄態(tài)穩(wěn)定碳化物，鑄件中不出現(xiàn)游離石墨片，縮短退火時(shí)間以提高機(jī)械性能和使用性能等方面。此外，鑄件厚度和重量限制范圍有所擴(kuò)大，現(xiàn)代已生產(chǎn)出壁厚2～80毫米或重達(dá)150千克的可鍛鑄鐵件。