铁素体可锻铸铁

化学成分的选定 因零件的结构特点、牌号要求、熔炼条件等不同而有所差异。常用的化学成分范围为:C(2.4~2.8)%、Si(1.2~1.8)%、Mn(0.3~0.6)%、P<0.1%、s<0.2%。碳硅总量∑(C+Si)%一般选择在3.4%~4.2%之间，厚壁或强度要求大的铸件可选择低限。高的碳、硅成分有利于改善铸造性、缩短退火周期，但易引起力学性能降低，还可能出现铸态石墨。碳当量偏低时易产生充型不足、缩松、裂纹等缺陷，且退火周期加长。硅量过高会引起低温脆性。此种作用与含磷量的高低有关联。当磷含量超过0.1%时，可能以磷共晶的形式析出，而引起铸件的韧性降低。硫较强烈地阻碍石墨化，且会形成FeS-Fe共晶体分布在晶界上，既阻碍碳扩散，又降低可锻铸铁的塑性，因此要求含硫量尽量低。生产中常利用锰和硫的相互作用来抑制硫的不良影响，并根据下式来决定锰的含量Mn(%)=1.7×S(%)+(0.1%~0.3%)。

退火工艺 退火过程及其组织转变，用图1所示的退火曲线及组织变化示意图来说明。其过程可分为如下五个阶段。

(1)升温阶段(0~1)。"1"点温度一般为950℃左右或稍高些，此时铸铁组织由珠光体加莱氏体转变成奥氏体加莱氏体。实际生产中，由于较大的退火炉升温较慢，加热到900℃以上需要10~20h以上，虽然在规定的石墨化退火工艺规范中，没有专门的预处理阶段，但实际上经过300~500℃的时间超过了3~5h，已含有预处理的作用。增加低温预处理的时间，更可以增加厚大断面可锻铸铁的石墨核心数。

(2)石墨化第一阶段(1~2)。在第一阶段保温，自

图1 退火曲线及组织变化示意图

由渗碳体不断溶入奥氏体而逐渐消失，团絮状石墨逐渐形成。第一阶段结束时(到"2"点)，组织为奥氏体(γ)加团絮状石墨。这个阶段所需的时问长短以自由渗碳体能全部分解完为准，过长无益且有害。

(3)中间阶段(2~3)。指从高温冷却到稍低于共析温度(710~730℃的范围)的阶段。随着温度的降低，奥氏体中的碳逐渐脱溶，附着在已生成的团絮状石墨上，使石墨长大。到"3"点的组织为珠光体加团絮状石墨。这阶段冷得太慢会增加退火周期，太快会出现二次渗碳体。

(4)石墨化第二阶段(3~4)。在710~730C处保温，可使共析珠光体逐渐分解成铁素体加石墨，石墨继续向已有的团絮状石墨上附着生长，到"4"点时组织为铁素体加团絮状石墨。这阶段所需时间的长短根据珠光体是否能分解完而定。这阶段亦可采用从750C左右开始，以3~5C/h的缓慢速度通过共析区，这样奥氏体可直接转变为铁素体加石墨。这个方法石墨化速度可快些，但控制冷却速度是个关键因素。 (5)冷却阶段(4~室温)。到"4"点以后，再继续保温并不发生组织变化，可用较快速度冷却。为防止回火脆性，冷到500~600rC时即可出炉空冷。铁素体可锻铸铁显微组织如图2所示。

可锻铸铁按照热处理条件的不同，可分为

可锻铸铁

由于退火工艺不同，各可锻铸铁有不同的断口特征。石墨化退火可锻铸铁，当基体为铁素体时，断口呈黑绒色；当基体为珠光体时，断口呈银灰色。过去曾将石墨化退火可锻铸铁，一律称作黑心可锻铸铁，是不妥当的。为了不混淆视听，标准中已将具有珠光体基体的石墨化退火可锻铸铁，称作珠光体可锻铸铁。脱碳退火可锻铸铁，断口呈银白色，称作白心可锻铸铁。