鑄鐵可鍛化退火

)將白口鑄鐵轉變成可鍛鑄鐵的退火工藝。 典型的鐵素體可鍛鑄鐵件的成分和退火工藝制度見表1。 珠光體可鍛鑄鐵件的兩種退火工藝制度見表2。

鑄鐵可鍛化退火(malleableize annealing for cast—iron)
將白口鑄鐵轉變成可鍛鑄鐵的退火工藝。按照基體組織不同可分為鐵素體、珠光體和馬氏體3種可鍛鑄鐵。按照熱處理條件和斷口組織顏色不同，可分為黑心和白心可鍛鑄鐵。前者的強度較低，但塑韌性較好，套用較廣泛。中國有8個品種可鍛鑄鐵。可鍛鑄鐵實際上並不可鍛造，且石墨化退火時間長，有為球墨鑄鐵取代的趨勢。但前者質量較穩定，鐵水易處理，成本較低，適應性較強，可取代部分鑄鋼和有色合金鑄件，在汽車、拖拉機和建築業中得到了廣泛套用。
製造技術 製造可鍛鑄鐵的主要技術，是先得到白口鐵組織和其後的退火工藝制度。因此，鐵水的化學成分應保證鑄件斷面生成白口鐵組織，鑄造性能要好，力學性能符合要求，可鍛化退火時間要短。白口鑄鐵的化學成分一般為：Fe一1．O～1．8Si一2．2～2．8C—O．3～1．2Mn —<0．25S一<O．08P<O．06Cr。促進自口化的元素往往會延緩石墨化；促進石墨化的元素則阻止白口化。提高鐵水中的碳含量，對石墨化和鑄造性能有利。碳過高則降低力學性能，宜控制在2．4～2．7內。矽為石墨化元素，可縮短退火時間，但含量過高，不易保證得到白口組織，多控制在1．O～1．4內。錳有去硫和促進白口化作用，常在0．3～O．8內。白心可鍛鑄鐵含錳量可達1．O～1．2。硫屬強白口化元素。磷可改善鐵水的流動性。硫和磷含量過高，使可鍛鑄鐵產生冷脆性。鉻為強白口化元素，含鉻量高於O．07的鐵水不易石墨化，宜嚴格控制其含量。其次，可鍛化退火溫度高，有利於縮短石墨化時間；但溫度過高，可導致石墨粗化甚至出現片狀石墨。可見，鐵水的化學成分是決定得到白口鐵組織和使性能符合要求的主要因素。
退火工藝 可鍛化退火工藝是得到合格可鍛鑄鐵的必要手段，主要包括黑心可鍛鑄鐵、白心可鍛鑄鐵和珠光體可鍛鑄鐵的退火工藝。
黑心可鍛鑄鐵的可鍛化退火目的是在中性氣氛中將白口鑄鐵中的滲碳體(Fe3C)分解成鐵素體(a—Fe)和團絮狀石墨組織。其方法是將白口鑄鐵件裝入退火箱內，密封后裝爐，以30～50℃/h的升溫速度加熱到880～900℃，保溫7～15h，使Fe3C產生熱分解，並使碳在奧氏體(　γ-Fe)中飽和且均勻分布，此時的組織應為　γ一Fe+C。若有Fe3C存在，可能是保溫時間不夠或成分不合格。此為第一階段高溫石墨化退火。然後以40～50℃/min的速度降溫冷卻，使　γ-Fe中碳以石墨態析出且聚集在已有石墨周圍，形成多個或大的團絮狀石墨。當溫度降至750℃時，可得到　γ-Fe+c+少量a—Fe組織。如有自由Fe3C存在，表明冷卻速度過大。再以3～5℃/min緩慢冷到700℃，進行第二階段中溫石墨化退火，使珠光體中的Fe3C分解為　γ-Fe+C。此階段結束時應得到a-Fe+C兩相組織，即黑心鐵素體可鍛鑄鐵。最後是冷卻階段，從700℃左右爐冷到600～650℃時出爐空冷，如此其韌性較好；若從700℃爐冷到450～500℃時出爐空冷，其韌性將降到前者的1/4左右。還可重新加熱到600℃時再快冷來消除脆性。整個可鍛化退火過程約需55～70h。典型的鐵素體可鍛鑄鐵件的成分和退火工藝制度見表1。珠光體可鍛鑄鐵的可鍛化退火和鐵素體可鍛鑄鐵的退火工藝相比，是不進行第二階段石墨化，只在880～960℃石墨化後即隨爐冷到870～890℃時出爐空冷，使丫一Fe分解成珠光體和石墨組織。為提高其韌性，可在冷卻到650～。700℃時保溫5～10h，然後出爐空冷。為使珠光體組織穩定在90%以上，可適當提高錳含量，或減少矽、碳量，必要時還可加入少量鉻、錫、釩、鉬等元素。另一種方法是按鐵素體可鍛鑄鐵退火工藝得到鐵素體黑心可鍛鑄鐵，再重新加熱到共析轉變溫度附近保溫，使形成珠光體和石墨組織，再以較快的冷卻速度降至室溫。珠光體可鍛鑄鐵件的兩種退火工藝制度見表2。白心可鍛鑄鐵件的可鍛化退火 與黑心可鍛鑄鐵相比，其特點是在氧化性氣氛中進行的，除有石墨化過程外，還有氧化脫碳作用。方法是在裝有白口鑄鐵件的退火箱中，將鐵屑或赤鐵礦粉等氧化劑填充在白口鑄鐵件周圍，再裝爐升溫到950～1050℃保溫，使滲碳體分解並氧化脫碳，然後爐冷至900℃左右時出爐空冷，得到珠光體基體和退火石墨，而邊部有少量鐵素體的白心可鍛鑄鐵件。本品具有較高塑性和焊接性能，這一點是其他鑄鐵所不及的。
可鍛化退火新工藝 上述退火工藝的缺點是生產周期長。縮短退火時間的主要方法是調整鐵水成分、進行孕育處理和預熱處理等。如先進行一次正火或淬火，在300～400 ℃保溫3～5h；加快鑄件的冷凝速度細化晶粒；加入微量白口化元素碲、鉍和石墨化增核劑元素硼、鋁等，利用這些元素的相互制約作用，增加石墨化的核心數目，促進石墨化過程。某廠用硼、鉍合金孕育處理的鐵水鑄成汽車後橋殼體，在電爐中進行可鍛化退火，退火周期由55～70h縮短到20h左右。