熱處理淬火材料之特殊性能鑄鐵
發(fā)布時間： 2012-9-19 15:51:06
工業(yè)上有時還要求鑄鐵具有較高的耐磨性以及耐熱性、耐蝕性。為此，在普通鑄鐵的基礎(chǔ)上加入一定量的合金元素，制成特殊性能鑄鐵（合金鑄鐵）。與特殊性能鋼相比，熔煉簡便，成本較低，但缺點是脆性較大，綜合力學性能不如鋼。
耐熱鑄鐵
普通灰鑄鐵的耐熱性較差，只能在小于400℃左右的溫度下工作。研究表明，熱處理淬火材料鑄鐵在高溫下的相變和氧化引起鑄鐵的生長和微裂紋的形成、擴展以致失效。所謂鑄鐵的“熱生長”是指其在反復加熱冷卻時產(chǎn)生的不可逆體積長大現(xiàn)象，其主要原因是由于氧化性氣體沿石墨邊界或裂紋滲入內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)氧化，以及因滲碳體分解成石墨而引起體積的不可逆膨脹，其結(jié)果將使熱處理淬火材料鑄件失去精度和產(chǎn)生顯微裂紋。
耐熱鑄鐵是指在高溫下具有良好的抗氧化和抗生長能力的鑄鐵，提高鑄鐵耐熱性的途徑可似采取如下幾方面措施：
①合金化：在鑄鐵中加入硅、鋁、鉻等合金元素，使之在高溫下形成一層致密的穩(wěn)定性很高的氧化膜，阻止氧化氣氛滲入鑄鐵內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)氧化。此外，這些元素還會提高鑄鐵的臨界點，獲得單相鐵素體或奧氏體基體，使其在工作溫度范圍內(nèi)不發(fā)生相變，從而減少因相變而引起的鑄鐵生長和微裂紋。
②球化處理或變質(zhì)處理：經(jīng)過球化處理或變質(zhì)處理，使石墨轉(zhuǎn)變成球狀和蠕蟲狀，提高熱處理淬火材料鑄鐵金屬基體的連續(xù)性，減少氧化氣氛滲入鑄鐵內(nèi)部的可能性，有利于防止鑄鐵內(nèi)氧化和生長。
耐蝕鑄鐵
提高鑄鐵耐蝕性的主要途徑是合金化。在鑄鐵中加入硅、鋁、鉻等合金元素，能在鑄鐵表面形成一層連續(xù)致密的保護膜，可有效地提高鑄鐵的抗蝕性。在鑄鐵中加入鉻、硅、鉬、銅、鎳、磷等合金元素，可提高鐵素體的電極電位，以提高抗蝕性。另外，通過合金化，還可獲得單相金屬基體組織，減少鑄鐵中的微電池，從而提高其抗蝕性。
目前應用較多的耐蝕鑄鐵有高硅鑄鐵常用作耐酸泵及蒸餾塔等。高硅鑄鐵有優(yōu)良的耐酸性（但不耐熱的鹽酸），高鉻鑄鐵具有耐酸、耐熱、耐磨的特點，用于化工機械零件（如離心泵、冷凝器等）的制造。
耐磨鑄鐵
有些零件要求更高的耐磨性，一般熱處理淬火材料鑄鐵滿足不了工作條件的要求，應當選用耐磨鑄鐵．耐磨鑄鐵根據(jù)組織可分為下面幾類： ?、倮溆茶T鐵（激冷鑄鐵）：白口鑄鐵具有高而均勻的硬度，但白口鑄鐵脆性較大，不能承受沖擊載荷，因此在生產(chǎn)中常采用激冷處理（工藝中用金屬型鑄造鑄件的耐磨表面，其他部位采用砂型成型即可）獲得的，其表面有一定深度的白口層，而心部為灰鑄鐵組織，有一定的強度。用激冷方法制造的耐磨鑄鐵，已廣泛應用于要求表面應具有高硬度和耐磨性且心部應具有一定的韌性的零件如軋輥、發(fā)動機凸輪、氣門搖臂及挺桿等的鑄造生產(chǎn)。
?、谀湍セ诣T鐵：在灰鑄鐵中加入少量合金元素（如磷、釩、鉻、鉬、銻、稀土等）可以增加金屬基體中珠光體數(shù)量，且使珠光體細化，同時也細化了石墨。由于鑄鐵的顯微組織得到改善，強度和硬度升高，具有良好酌潤滑性和抗咬合、抗擦傷的能力，大大提高了鑄鐵的耐磨性。
③中錳球墨鑄鐵：在稀土-鎂球鐵中加入5.0%-9.5% Mn，控制3.3%-5.0%Si，其組織為馬氏體十奧氏體十滲碳體十貝氏體十球狀石墨，所以中錳抗磨球鐵具有較高的強度，良好的抗沖擊性和抗磨性，因此在使用熱處理淬火液進行淬火時需要慎重選擇熱處理淬火材料。中錳抗磨球墨鐵可代替部分高錳鋼和鍛鋼，適用于同時承受沖擊和磨損的零件，如農(nóng)機具耙片、球墨機磨球等零件。 本文參考《金屬工藝基礎(chǔ)與實踐》一書。
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