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可锻铸铁种类
作者: 发布日期:2018/09/29 关注次数:542
可锻铸铁
英文名:malleable cast iron
别名:玛钢、马铁,展性铸铁、韧性铸铁
由一定化学成分的铁液浇注成白口坯件即白口铸铁,通过石墨化退火或氧化脱碳可锻化处理,改变其金相组织或成分而获得的有较高韧性的铸铁,与灰口铸铁相比,有较高的强度、塑性和冲击韧度,耐磨性和减振性优于普通碳素钢,可以部分代替碳钢。
可锻铸铁发展史
中国是生产可锻铸铁历史最悠久的国家之一,早在战国初期就出现了用热处理方法使白口铸铁中与铁化合的碳成为石墨析出而获得了韧性铸铁的工艺。在河南洛阳出土的战国初期经退火表面脱碳的钢面白口铁锛,是当时已有退火操作的-例。在这基础上延长退火时间就可以生产韧性()铸铁。这-发明使铸铁在当时得以大量、广泛用于军事和农业生产。公元1720~1722年,法国人雷奥米尔发明了后来被通常称为“欧洲法”的白心可锻铸铁生产方法。1982年美国人塞斯博登通过偶然的热处理,把白口铸铁中的fe3c进行了分解,使之析出团絮状石墨 金属基体(铁索体或珠光体),他当时得到的可锻铸铁是铁素体基体的黑心可锻铸铁,这种方法通常称为“美国法”。
可锻铸铁的化学成分
可锻铸铁的化学成分大致为:碳c=2.2%~2.8%,硅si=1.0%~1.8%,锰mn=0.3%~0.8%,硫s≤0.2%,磷p≤0.1%。
可锻铸铁的组织特征
首先浇注成白口铸铁件,然后经可锻化退火(可锻化退火使渗碳体分解为团絮状石墨)而获得可锻铸铁件。
显微组织:团絮状状石墨(g) 金属组织(铁素体f、珠光体p
可锻铸铁种类和制造过程
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,得到铁素体基体加石墨或珠光体(亦或珠光体及少量铁素体)基体加团絮状石墨。一般根据退火工艺不同分为石墨化退火可锻铸铁和脱碳退火可锻铸铁。
石墨化退火可锻铸铁
分为黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁。这种铸铁件的强度与延性均较灰口铸铁的高,非常适合铸造薄壁零件,是最为常用的一种可锻铸铁。
黑心可锻铸铁 
又称铁素体可锻铸铁,基体为铁素体并且其断口呈黑灰色,是将碳、硅含量较低的白口铸铁放在中性介质中进行石墨化处理后,在 850~950℃温度下保持几十小时,炉内冷却至720~740℃再保温十几小时,最后得到铁素体基体和团絮状石墨的铁素体黑心可锻铸铁。黑心可锻铸铁具有较高的塑性和韧性。
珠光体可锻铸铁 
基体为珠光体并且其断口呈银灰色, 是将碳、硅含量较低的白口铸铁放在中性介质中进行石墨化处理后,在850~950℃下保温十几小时后出炉,空气中冷却,得到珠光体基体和团絮状石墨的珠光体可锻铸铁。
脱碳退火可锻铸铁
一般称为白心可锻铸铁,将碳、硅含量较低的白口铸铁密封在氧化介质中,在950~1050℃温度下保持几十个小时进行脱碳退火处理,就得到外层为铁素体、中心残留着少量珠光体和团絮状石墨的显微组织。其心部断口呈白色,故称为白心可锻铸铁,具有较高的强度,硬度和耐磨性,这种可锻铸铁应用不多。
可锻铸铁牌号
牌号=kth或ktz或ktb 数字1—数值2
其中“kth”表示“可铁黑”三字汉语拼音字首,即黑心可锻铸铁或铁素体可锻铸铁;“ktz”表示可铁珠三字汉语拼音字首,即珠光体可锻铸铁;“ktb” 表示可铁白三字汉语拼音字首,即白心可锻铸铁;数值1表示最低抗拉强度值(mpa);数值2表示最低断后伸长率的百分数。
如牌号kth 350—10表示最低抗拉强度为350 mpa、最低断后伸长率为10%的铁素体黑心可锻铸铁;ktz 650—02表示最低抗拉强度为650 mpa、最低断后伸长率为2%的珠光体黑心可锻铸铁;ktb350—04表示最低抗拉强度为350 mpa、最低断后伸长率为4%的白心可锻铸铁。
可锻铸铁性能与应用
由于可锻铸铁中的石墨呈团絮状,对基体的割裂作用较小,因此它的力学性能比灰铸铁高,塑性和韧性好,但可锻铸铁并不能进行锻压加工,只是因为石墨的形态改造为团絮状,不如灰口铸铁的石墨片分割基体严重,因而只是韧性比灰口铸铁要高,但作为脆性材料如果通过锻造加工成零件会因产生裂纹破坏。
可锻铸铁的基体组织不同,其性能也不一样,其中黑心可锻铸铁具有较高的塑性和韧性,而珠光体可锻铸铁具有较高的强度,硬度和耐磨性,而白心可锻铸铁的加工性能极差,但是经过高温回火后,有较高的强度和可塑性,可以切削加工。
1.力学性能低 
由于石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞,破坏了基体的连续性,减少有效承载截面,且易导致应力集中,因而其强度、塑性及韧性低于碳钢。
2.耐磨性好 
这是由于石墨本身有润滑作用。此外,石墨脱落后留下的空洞还可以贮油
3.消振性能好 
这是由于石墨可以吸收振动能量。
4.铸造性能好 
这是由于铸铁硅含量高且成分接近于共晶成分,因而流动性、填充性好。
5.切削性能好 
这是由于石墨的存在使车屑容易脆断,不粘刀。
可锻铸铁的机械性能介于灰口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,使用受到很大限制,故一般可锻铸铁常用来制造形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件,如汽车拖拉机的后桥外壳等。这些零件用铸钢生产时,因铸造性不好,工艺上困难较大;而用灰口铸铁时,又存在性能不能满足要求的问题。与球墨铸铁相比,可锻铸铁具有成本低、、铁水处理简单、容易组织流水生产等优点。尤其对于薄壁件,若采用球墨铸铁易生成白口,需要进行高温退火,采用可锻铸铁更为适宜。可锻铸铁亦适用于制造在较湿空气、炉气和水等介质中工作的零件,如管接头、阀门等。
可锻铸铁退火后在600~400℃之间缓冷后铸铁件脆性大,解决问题的方法是避免退火后在600~400℃之间缓冷。可锻化退火时间常常要几十小时,生产效率低为了缩短时间,并细化组织,提高机械性能,可在铸造时采取孕育处理。孕育剂能强烈阻碍凝固时形成石墨和退火时促进石墨化。采用0.001%硼、0.006%铋和0.008%铝的孕育剂,可将退火时间由70多小时缩短至30小时。
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