鐵素體球墨鑄鐵(ferritic nodular cast iron)
基體為鐵素體的球墨鑄鐵(簡稱球鐵)，具有一定強度、良好的沖擊韌性和塑性，可由鑄態(tài)或經(jīng)退火獲得。
簡介
金相組織石墨的形態(tài)和金屬基體組織對其韌性有很大的影響。(1)石墨形態(tài)的影響。在金屬基體組織合格條件下，石墨形狀對伸長率和沖擊值影響極大：片狀石墨嚴重割裂了金屬基體，其尖角處應(yīng)力集中，因此片狀石墨鑄鐵呈脆性，沖擊值很低，強度被大大削弱；而球鐵則不同，只要基體組織合格，球化率愈高韌性愈好。(2)基體組織的影響。鐵素體球鐵的基體組織以鐵素體為主，余為珠光體。滲碳體和磷共晶是有害組織，一般分別控制在3%和1%以下。鐵素體含量愈高則韌性愈好。珠光體數(shù)量增加，則沖擊值和伸長率下降。珠光體一般應(yīng)在10%以下，且為分散存在，這樣對韌性影響不大。
化學(xué)成分
在適當(dāng)?shù)脑杏に嚄l件下，提高碳當(dāng)量將增加鐵素體的含量，因而沖擊值、伸長率隨之上升，但碳當(dāng)量過高，易引起石墨漂浮。石墨漂浮還和鑄件厚度與冷卻速度有關(guān)，砂型澆注中等厚度(10～40mm)的鑄件，鑄態(tài)鐵素體球鐵碳當(dāng)量取4．4%～4．9%為宜，退火鐵素體球鐵的碳當(dāng)量可取4．2%～4．8%，厚大件降低碳當(dāng)量，薄小件提高碳當(dāng)量。采用強化孕育工藝也宜降低碳當(dāng)量。
各元素影響為：
(1)碳。有利于石墨化和球化，提高碳量有利于發(fā)揮材料的韌性。
(2)硅。是強烈促進石墨化的元素，有利于提高韌性，硅的孕育作用能細化共晶團和使磷共晶分散。韌性鐵素體球鐵的終硅含量一般控制在2．7%以下，如果生鐵含錳量≤0.5%、磷≤0.7%，則終硅量可放寬至3．O%左右。
(3)錳。阻礙滲碳體和珠光體的分解。球鐵的激冷傾向本已相當(dāng)高，故對鐵素體球鐵應(yīng)控制錳含量，一般應(yīng)低于0.4%。對用退火生產(chǎn)的韌性鐵素體球鐵，其含錳量允許在0.6%。
(4)磷。在鑄鐵中會形成脆相，特別是三元磷共晶或復(fù)合磷共晶對韌性危害極大，常采用如下措施以削弱磷的有害作用：提高碳量，采取高碳低硅的成分方案，以阻礙三元磷共晶的析出；強化孕育以細化共晶團，使磷共晶分散；920～980C退火，使三元磷共晶或復(fù)合磷共晶轉(zhuǎn)變成二元磷共晶，減少磷共晶的數(shù)量，改善球墨形狀。采用金屬型澆注成麻口，即球墨和萊氏體及滲碳體組織，再經(jīng)高溫退火則可避免產(chǎn)生磷共晶。
(5)硫。其含量過高會使球化不穩(wěn)定，而且會產(chǎn)生過多的硫化物夾雜，嚴重影響韌性，故要求原鐵水硫量盡可能低，最好鐵水采取脫硫措施(見鑄鐵碳當(dāng)量和鑄鐵石墨漂浮)。
熱處理欲保證球鐵高韌性，需采用硅、錳、磷和雜質(zhì)甚少的原生鐵，許多國家采用高純生鐵效果很好。中國生鐵來源很廣，雜質(zhì)含量較高，鑄態(tài)韌性不穩(wěn)定，鐵lie所以對性能要求較高的鑄件可采用退火的方法生產(chǎn)韌性球鐵。
退火方法可根據(jù)對鑄件質(zhì)量要求分為高低溫兩階段退火和低溫退火兩種。兩者相比，常溫沖擊值相近且較穩(wěn)定，低溫沖擊值略有差別，而前者低溫沖擊值較高而且波幅較小，因為兩階段退火使組織均勻化，減少了碳化物和晶界元素偏析。鑄態(tài)組織中滲碳體超過3%時應(yīng)進行兩階段退火，滲碳體不超過3%、珠光體不超過85%時，應(yīng)進行低溫退火。此外，磷共晶超過1%并且呈三元磷共晶或復(fù)合磷共晶存在時，應(yīng)考慮進行兩階段退火。
高溫退火溫度要高于共析溫度，一般為900～960℃，溫度低滲碳體分解太慢，溫度過高奧氏體晶粒粗大，甚至晶界氧化。低溫退火溫度一般在720～750℃。為提高韌性，低溫退火溫度應(yīng)盡量接近，但又不低于720C，這樣鐵素體晶粒較細。
參考資料 >