可锻化退火,是将白口铁放在
砂箱中或有保护气体的炉子内进行将脆硬的白口铸铁转变成韧性和塑性较好的可锻铸铁的热处理工艺。退火工艺过程可分为两个阶段。第一阶段是在900一1050℃保温,使
共晶渗碳体石墨化,第二阶段是在稍低于Ar1(720℃左右)的温度,一般为680℃温度下作较长时间的保温(约为10~50小时),以使二次渗碳体及共析渗碳体石墨化。
内容简介
将
白口铸铁转变成可锻铸铁的退火工艺。按照基体组织不同可分为
铁素体、
珠光体和
马氏体3种可锻铸铁。按照热处理条件和断口组织颜色不同,可分为黑心和
白心可锻铸铁。前者的强度较低,但塑韧性较好,应用较广泛。中国有8个品种可锻铸铁。可锻铸铁实际上并不可锻造,且
石墨化退火时间长,有为球墨铸铁取代的趋势。但前者质量较稳定,铁水易处理,成本较低,适应性较强,可取代部分铸钢和有色合金铸件,在汽车、拖拉机和建筑业中得到了广泛应用。
有时为了提高可锻铸铁的耐磨性和力学性能等,可通过获得不同基体组织来实现。在900~950℃温度的第一阶段石墨化过程,使自由渗碳体充分消除;控制第二阶段的停留时间,调整临界区的冷却速度,随着冷却速度增加(空冷、
风冷、雾冷、油冷等),可使基体组织分别获得珠光体、
索氏体、马氏体;如果第一阶段石墨化完成后,控制第二阶段停留时间,仅使部分共析渗碳体进行石墨化。缓慢冷却后,可以获得比例不同的珠光体、铁素体和石墨混合组织。如果快速冷却,随其冷速增加,可以获得索氏体或马氏体与渗碳体及石墨混合组织。
制造技术
制造可锻铸铁的主要技术,是先得到白口铁组织和其后的退火工艺制度。因此,铁水的化学成分应保证铸件断面生成白口铁组织,铸造性能要好,力学性能符合要求,可锻化退火时间要短。白口铸铁的化学成分主要有碳C,铬Cr,钼Mo,硅Si,锰Mn,钒V和铜Cu等7种化学元素,利用其铸造性能好这一特点,进一步制造可锻铸铁。
可锻化铸铁的两个阶段,第一阶段的加热温度愈高,愈有利用石墨化的进行。但当温度超过1080℃时,将得到不利的石墨形状。因而其退火温度应不超过1000℃。在第二阶段中,由于从高温冷却到Ar1(720℃)以下时,发生珠光体转变,要使共析渗碳体转变成石墨,需要更长的保温时间。为加速其可锻化的进行,可使铸件从第一阶段退火温度以200~300℃/小时的速度冷到770℃后,再以极缓慢的冷速(2~3℃/小时)冷却到略低于720℃。这样可避免发生珠光体的转变,而使
奥氏体直接分解为铁素体和石墨。这种退火获得的组织为铁素体+
团絮状石墨。也可在第一阶段保温后,直接进行缓慢冷却到室温,在冷却过程中发生珠光体转变。这样得到的组织将是珠光体基体上分布着团絮状石墨。
技术及操作
技术要求
1)可锻化退火后,白口铸铁中的碳化物转变成团絮状石墨。
2)铸铁件的韧性和塑性可不同程度提高,根据产品的具体使用性能要求,调整退火冷却速度。
3)严格控制两个阶段退火条件,控制反应进行
操作注意事项
该工艺主要用于将白口铸铁制备成可锻铸铁
1)制取黑心可锻铸铁的加热速度,一般以100~150。C/h为宜。如果装炉量过大,可以适当放慢加热速度。
2)黑心可锻铸铁加热时,应在中性
气氛炉中或掩埋在中性物质(如砂子、铸铁屑等)中进行;也可用石墨粉掩埋装箱加热。
3)可锻化退火加热温度,推荐在900~950。C的温度范围内,保温时间以30~40h为宜。
4)高温保温后,应随炉快冷到730℃左右保温10~12h,最后再缓慢冷却到室温出炉。
由于石墨化第一阶段充分进行以消除自由渗碳体;控制石墨化第二阶段,使其部分进行或完全抑制,可获得珠光体及铁素体或完全珠光体基体。
有效控制石墨化第二阶段:缩短在730~780。C温度区间的保温时间;加快通过临界区时的冷却速度;或改变石墨化第一阶段结束后的冷却速度等方法。
应用
可锻化退火主要应用于可锻铸铁的制造,其制作过程是先铸造成白口铸铁,再进行可锻化退火将渗碳体分解为
团絮状石墨。可锻铸铁的显微组织由团絮状石墨+金属基体组成。基体组织有
铁素体、
珠光体和
珠光体+少量
铁素体三种,相应的断口分别呈黑灰色、白色和心部亮白色,故依次称黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和
白心可锻铸铁。由于铸铁的强度和硬度升高,显微组织得到改善,因此具有良好的润滑性和抗咬合抗擦伤的能力。广泛用于制造
机床导轨、汽缸套、活塞环、
凸轮轴等零件
石墨化第一阶段结束后随着冷却速度的增大(空冷、吹风、喷雾、油冷等),可锻铸铁的基体可为珠光体、细片状珠光体、马氏体等,从而能够满足提高耐磨性的要求。可锻铸铁经快冷后应进行适当温度的回火,以消除应力及稳定尺寸。
可锻铸铁的机械性能介于
灰铸铁与
球墨铸铁之间,有较好的耐蚀性,但由于退火时间长,生产效率极低,使用受到限制,故一般用于制造形状复杂,工作时受振动而对强度、切性要求较高的零件。