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球墨铸铁品种对比分析同热处理过程的特点[一]、铸铁的四个品种对比分析
在世界黑色金属商品产量中，占主要地位的是钢材(轧材)，其次是铁铸件，第三是钢铸件。铁铸件产量为钢铸件的8倍多。铁铸件又可细分为三个品种。我们要探讨两个问题，一是铁铸件何以要分为几个品种；二是铁铸件缘何比钢铸件产量大得多。
多品种的铸铁是在约2500年的漫长历史中逐步发展起来的。铸铁是铁一碳一硅合金，在众所周知的铁一碳相平衡图中，人们将碳含量小于约2%的合金称为钢，大于2%的合金称为铸铁。
铁一碳合金中碳可与铁呈碳化物Fe3C存在，碳也可在铁碳合金中呈游离石墨而存在。
古代所产生的铸铁，主要是白口铁。今日，单独的白口铁产量已少，以致在国际产量统计中，白口铁并未被列为统计项目。我国的生铁锅，却是一项白口铁传统产品，至今仍造福于人民。它曾采用简易的“搀炉”化铁，用铁和泥构成久型来铸造，劳动生产率很高，成品既薄又轻，质优价廉，其铸造技艺之精，曾令国外铸造专家叹绝。
白口铁件容易脆断，战国早期人们将白口铁铸件在炉内退火，尽管当时炉温不高，时间可能也不长，但可使表层的碳化铁分解为铁素体和团絮状石墨，经过这样的退火“柔化处理”，就使铁件表层有了韧性，成为“可锻铸铁”。
可锻铸铁并不可以锻造，但能受弯曲、耐撞击，可以切削加工，是人类掌握的第二个铸铁品种。中国是最早开发这种柔化处理技术的国家。
“灰口铁”是人类掌握的第三个铸铁品种。灰铸铁中大部分碳以片状石墨形态析出，因此铸铁的断口呈灰色，它可以进行切削加工，是工业革命后需要制造机器的良好材料。
1948年美英两国分别发明了用镁或稀土元素投人铁液，使其碳成分主要呈球状石墨析出，这就是球墨铸铁，是人类掌握的第四个铸铁品种。球墨铸铁件可以进行切削加工，性能优良，其强度高于灰铸铁，接近钢的强度。50年来球墨铸铁的应用不断扩大，特别是在球化剂中同时加人稀土与镁使球化工艺更加完善，它可替代铸钢件，使后者产量下降至球铁件的约40%，基本取代了可锻铸铁件，使其产量降至球铁件的百分之几。现在球墨铸件产量仅次于灰铁铸件。
值得注意的是，先进的工业强国，球铁生产比较发达。我国铁铸件产量已居世界第二，与美国相差不远(按美国《现代铸件》杂志所刊数据中，只有美国不采用公制吨单位而为美吨，夸大了10%，中国数量实绩实际已达美国的92%)，但中国的球铁比远远低于各工业先进国。这说明，我国球墨铸铁件的发展尚大有潜力，关键是要开发其新用途。以上叙述并分析探讨了四种主要铸铁品种。从当前动态看，蠕墨铸铁是又一新品种。
[二]、球墨铸铁热处理过程的特点
球墨铸铁由于具有良好的强韧性，因而作为结构材料已得到广泛的应用。近十余年来，马氏体基体球墨铸铁、贝氏体基体球墨铸铁及马氏体一贝氏体基体球墨铸铁作为耐磨材料也已被广泛应用于磨球、衬板、锤头及过流部件等耐磨件。因此，球墨铸铁热处理已成为提高这些耐磨件寿命的重要途径。
球墨铸铁件热处理与钢的热处理基本相似，但由于有石墨相的存在，而且其含硅量较高，因此，又有它本身的特点。
(1)球墨铸铁是多元合金，主要是铁一碳一硅当、元素，因此，可以近似用Fe-C-Si三元合金相图来研究其固态相变过程。与钢不同，球墨铸铁共析转变是发生在一个相当宽的温度范围内，拦日之个温度范围内同时存在着铁素体、奥氏体和石墨(或渗碳体)三相的稳定(或介稳定)平衡。在马氏体转变的各个不同温度不铁素体和奥氏体有不同的含碳量，所以，控制不同的加热温度和保温时间，淬火(正火)后可以获得不同比例的铁素体和马氏体(珠光体)，从而可以大幅度调整球墨铸铁的力学性能。需要指出，在这个温度区间加热所得到的铁素体，其冷却后的形态多为条块状、破碎状和网状，与通常的牛眼状铁素体不同。这种形态的铁素体有利于塑性和韧性的提高。
(2)球墨铸铁化学成分对其临界温度有很大的影响。由于对球墨铸件性能要求不同，其含硅量的变化也较大，而硅对临界温度范围的影响是很大的。一般来讲，含硅量提高1%可提高共析转变的上临界点约40℃，可提高其下临界点约30℃。由此可见：在加热时，硅对上临界点的影响比下临界点的影响为大，同时硅也促使共析转变的临界温度范围变宽。而锰却降低共析转变稳定，锰含量增加100，加热时临界点降低15~18℃，冷却时临界点降低40~50℃。对于普通球墨铸铁与马氏体球墨铸铁，由于锰含量控制较低，故锰对共析转变临界温度的影响可忽略不计。但对以硅、锰为主要合金元素的贝氏体球墨铸铁，锰的影响不可忽略。
(3)在热处理过程中，球状石墨作为球铁中的一个相，也参与相变过程。石墨的存在相当于一个“贮碳库”，在加热时，球状石墨表面的碳会部分溶入奥氏体中，供应其平衡所必需的碳量，加热温度愈高，球状石墨溶入奥氏体的碳量愈高，故可以通过控制加热温度来控制奥氏体的含碳量。淬火冷却后可以得到含碳量不同的马氏体。而奥氏体化后的球墨铸铁在共析转变温度以下缓慢冷却时又会析出石墨，或沉积在原有石墨表面上，或形成退火石墨。如冷却速度较快时，其将沿奥氏体晶界析出网状渗碳体。
从上述球墨铸铁热处理相变特点来看，热处理时加热温度的选择是相当重要的。由于球墨铸铁含硅量较高，其共析转变临界温度较高，同时石墨的导热性较差，故石墨向奥氏体中的溶解较渗碳体困难。因此，球墨铸铁热处理时，加热温度较高，保温时间也较长。随着奥氏体化温度的提高，奥氏体含碳量增加，如图3所示。而随着奥氏体化温度增高奥氏体溶碳量增加，则淬火冷却后残余奥氏体数量也较多。球墨铸铁在不同加热温度下淬火，经过250℃回火后其硬度和冲击韧性，随着奥氏体化温度升高，其硬度趋向提高，冲击韧性趋向降低。不过奥氏体化温度进一步提高，其硬度增高与冲击韧性降低的趋势则趋向缓和。
泊头市艺兴铸造厂(http://www.btyxzz.com)主要产品有搅拌机配件、灰铸铁件、减速机齿轮、机械加工、端面铣床加工等业务。
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