簡介
鐵素體可鍛鑄鐵(ferritic malleable cast iron)
斷口外緣為脫碳的表皮層，心部組織為鐵素體+團絮狀石墨的可鍛鑄鐵。中國國家標準確認其為黑心可鍛鑄鐵。中國專業可鍛鑄鐵廠，90%以上產品都是黑心可鍛鑄鐵。它廣泛用於汽車、拖拉機、農機、鐵路、建築、水暖管件、線路金具等(見可鍛鑄鐵)。
牌號及力學性能中國國家標準(GB9440-88)如表。與國際標準(ISO5922-1981)基本一致。鐵素體可鍛鑄鐵具有較高強度、良好的塑性和韌性。
詳細信息
化學成分的選定 因零件的結構特點、牌號要求、熔煉條件等不同而有所差異。常用的化學成分範圍為：C(2．4～2．8)%、Si(1．2～1．8)%、Mn(0.3～0.6)%、P<0．1%、s<0.2%。碳矽總量∑(C+Si)%一般選擇在3．4%～4．2%之間，厚壁或強度要求大的鑄件可選擇低限。高的碳、矽成分有利於改善鑄造性、縮短退火周期，但易引起力學性能降低，還可能出現鑄態石墨。碳當量偏低時易產生充型不足、縮松、裂紋等缺陷，且退火周期加長。矽量過高會引起低溫脆性。此種作用與含磷量的高低有關聯。當磷含量超過0.1%時，可能以磷共晶的形式析出，而引起鑄件的韌性降低。硫較強烈地阻礙石墨化，且會形成FeS-Fe共晶體分布在晶界上，既阻礙碳擴散，又降低可鍛鑄鐵的塑性，因此要求含硫量儘量低。生產中常利用錳和硫的相互作用來抑制硫的不良影響，並根據下式來決定錳的含量Mn(%)=1．7×S(%)+(0.1%～0.3%)。
退火工藝 退火過程及其組織轉變，用圖1所示的退火曲線及組織變化示意圖來說明。其過程可分為如下五個階段。
(1)升溫階段(0～1)。“1”點溫度一般為950℃左右或稍高些，此時鑄鐵組織由珠光體加萊氏體轉變成奧氏體加萊氏體。實際生產中，由於較大的退火爐升溫較慢，加熱到900℃以上需要10～20h以上，雖然在規定的石墨化退火工藝規範中，沒有專門的預處理階段，但實際上經過300～500℃的時間超過了3～5h，已含有預處理的作用。增加低溫預處理的時間，更可以增加厚大斷面可鍛鑄鐵的石墨核心數。
(2)石墨化第一階段(1～2)。在第一階段保溫，自
鐵素體可鍛鑄鐵圖1 退火曲線及組織變化示意圖
由滲碳體不斷溶入奧氏體而逐漸消失，團絮狀石墨逐漸形成。第一階段結束時(到“2”點)，組織為奧氏體(γ)加團絮狀石墨。這個階段所需的時問長短以自由滲碳體能全部分解完為準，過長無益且有害。
(3)中間階段(2～3)。指從高溫冷卻到稍低於共析溫度(710～730℃的範圍)的階段。隨著溫度的降低，奧氏體中的碳逐漸脫溶，附著在已生成的團絮狀石墨上，使石墨長大。到“3”點的組織為珠光體加團絮狀石墨。這階段冷得太慢會增加退火周期，太快會出現二次滲碳體。
鐵素體可鍛鑄鐵(4)石墨化第二階段(3～4)。在710～730C處保溫，可使共析珠光體逐漸分解成鐵素體加石墨，石墨繼續向已有的團絮狀石墨上附著生長，到“4”點時組織為鐵素體加團絮狀石墨。這階段所需時間的長短根據珠光體是否能分解完而定。這階段亦可採用從750C左右開始，以3～5C/h的緩慢速度通過共析區，這樣奧氏體可直接轉變為鐵素體加石墨。這個方法石墨化速度可快些，但控制冷卻速度是個關鍵因素。(5)冷卻階段(4～室溫)。到“4”點以後，再繼續保溫並不發生組織變化，可用較快速度冷卻。為防止回火脆性，冷到500～600rC時即可出爐空冷。鐵素體可鍛鑄鐵顯微組織如圖2所示。
