热处理淬火材料之可锻铸铁
发布时间:2012-09-12 14:40:14
根据碳在铸铁中的存在形式及石墨的形态，可将淬火热处理材料铸铁分为白口铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁五大类。其中碳在白口铸铁中完全以碳化物的形式存在没有石墨，这种铸铁脆性特别大，又特别坚硬，作为零件在工业上很少用，只有少数的部门采用。例如农业上用的犁，除此之外多作为炼钢用的原料，作为原料时，通常称它为生铁。另外，凡具有耐热、耐蚀、耐磨等性能的铸铁又称为特殊性能铸铁。可锻铸铁又俗称为马铁，实际上是不能锻造的。
可锻铸铁的生产：可锻铸铁是由一定成分的白口铁经过可锻化（石墨化）退火而获得的具有团絮状石墨的热处理淬火材料的铸铁，其生产分两个步骤：第一步，先铸造纯白口铸铁，不允许有石墨出现，否则在随后的退火中，碳在已有的石墨上沉淀，得不到团絮状石墨；第二步，将白口铸铁加热到900-960℃，长时间保温，进行石墨化退+9火处理。为了缩短时间，并细化组织，提高力学性能，可在铸造时采用0.001%硼0.006%铋和0.008%铝的孕育剂进行孕育处理，可将退火时间由70多小时缩短至30小时，孕育剂能强烈阻碍凝固时形成石墨和退火时促进石墨化。
成分与组织特征：由于生产淬火热处理材料可锻铸铁的先决条件是浇铸出白口铸铁，若铸铁没有完全白口化而出现了片状石墨，则在随后的退火过程中，会因为从渗碳体中分解出的石墨沿片状石墨析出而得不到团絮状石墨。所以可锻铸铁的碳硅含量不能太高，以促使铸铁完全白口化；但碳、硅含量也不能太低，否则使石墨退火困难，退火周期增长。可锻铸铁的化学成分大致为：2.5%-3.2%C、0.6%-1.3%Si、0.4%-0.6%Mn、0.1%-0.26%P、0.05-1.0%S。
可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。铁素体基体十团絮状石墨的可锻铸铁断口呈黑灰色，俗称黑心可锻铸铁，这种铐铁件的强度与延性均较灰铸铁的高，非常适合铸造薄壁零件，是最为常用的一种淬火热处理材料可锻铸铁。珠光体基体加团絮状石墨的可锻铸铁件断口呈白色俗称白心可锻铸铁，这种可锻铸铁应用不多。
牌号、性能与应用：与灰铸铁相比，热处理淬火介质淬火的可锻铸铁具有较高的力学性能，尤其是塑性与韧性有明显的提高，这是由于团絮状石墨对金属基体的割裂作用较片状石墨大大减轻的缘故。
铁素体可锻铸铁具有较高的塑性和韧性，且铸造性能好，常用于制造形状复杂的薄截面零件，如工作时易受冲击和震动的汽车、拖拉机的后桥壳、管接头等；珠光体可锻铸铁强度和耐磨性较好，可用于制造曲轴、连杆、凸轮、活塞等强度和耐磨性要求较高的零件。
可锻铸铁牌号中，“KTH"和“KTZ”分别表示铁素体基体可锻铸铁和珠光体基体可锻铸铁的代号，代号后的第一组数字表示铸铁的最低抗拉强度，第二组数字表示其最低延伸率。如KTZ700-02表示珠光体可锻铸铁，其最低抗拉强度为700MPa，最低延伸率为2%。
不同类型的可锻铸铁适用的范围有所不同。主要适用于动载和静载且要求气密性好的零件，如管道配件、中低压阀门；适用于承受中等动载和静载的零件，如机床用扳手、车轮壳、钢丝绳接头；适用于承受较高的冲击、振动及扭转负荷下工作的零件，如汽车上的差速器壳、前后轮壳等。
本文参考《金属工艺基础与实践》一书。
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