表2.1-15抗磨白口鑄鐵牌號(hào)及化學(xué)成分(摘自GB/T8263-1999)

表2.1-16抗磨白口鑄鐵力學(xué)性能及應(yīng)用舉例(摘自GB/T8263-1999)

注：

1.牌號(hào)中的"DT"和" GT"，分別為“低碳”和“高碳”的拼音字母的首位字母，表示含碳全的高低。

2.鑄鐵的熱處理規(guī)范和金相組織，參見GB/T8263-1999。

3.鑄件在清理鑄件或處理鑄件缺陷過程中，不能采用火焰切割、電弧切割、電焊切割和補(bǔ)焊。

鑄件生產(chǎn)中的每個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)質(zhì)量都有著重要影響，不可忽視?，F(xiàn)將本人在實(shí)際工作中總結(jié)的一些技術(shù)措施歸納如下，供借鑒。

一、砂芯和砂型的剛性

砂型澆注后，由于鐵液的靜壓力或凝固而引起的膨脹力，常導(dǎo)致型壁移動(dòng)和砂芯潰散，這就會(huì)使鑄件產(chǎn)生內(nèi)部縮孔和表面縮陷。因此為使鑄件尺寸穩(wěn)定，要限度地使鑄型緊實(shí)。

為了節(jié)約造型材料，造芯時(shí)廣泛采用了空心砂芯，它比實(shí)體芯輕，故熱容量小，凝固速度慢，這會(huì)導(dǎo)致砂型擴(kuò)張或砂芯潰散。此外，鐵液可能通過芯頭或砂芯上的裂紋而滲入其中空部分，這也會(huì)使鑄件產(chǎn)生缺陷。

為了提高空心砂芯的剛性，可用濕型砂或水玻璃砂充填；也可將殼芯作成兩半，其內(nèi)部設(shè)置加強(qiáng)筋，造芯后粘合可得到堅(jiān)硬的砂芯。

二、正確選擇澆注溫度

1澆注溫度過低時(shí)可能形成的缺陷

（1）硫化錳氣孔

此種氣孔位于鑄件表皮以下且多在上面，常在加工后顯露出來(lái)，氣孔直徑約2~6mm。有時(shí)孔中含有少量熔渣，金相研究表明，此缺陷是由MnS偏析與熔渣混合而成，原因是澆注溫度低，同時(shí)鐵液中含Mn和S量高。

為防止這種缺陷，用沖天爐化鐵時(shí)可在多孔材料的澆包中用氣流連續(xù)脫S，將S降至0．06％~0．08％。這樣的含S量和適宜的含Mn量（0．5％~0．65％），可以顯著改善鐵液純度，從而有效地防止這類缺陷。

（2）液體夾渣

加工后鑄件表皮之下會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)個(gè)單體的小孔，孔的直徑一般為1~3mm。個(gè)別情況下只有1~2個(gè)小孔。金相研究表明，這些小孔與少量的液體夾渣一起出現(xiàn)，但該處未發(fā)現(xiàn)S的偏析。研究表明，這種缺陷與澆注溫度有關(guān)，澆注溫度高于1380℃時(shí)，鑄件中未發(fā)現(xiàn)這種缺陷，故澆注溫度應(yīng)控制在1380～1420℃。

值得一提的是改變澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，未能此缺陷，故此種缺陷可以認(rèn)為是由于澆注溫度低以及鐵液在微量還原氣氛下澆注時(shí)形成的。

（3）砂芯氣體引起的氣孔

氣孔和多空性氣孔常因砂芯排氣不良而引起。因?yàn)樵煨緯r(shí)砂芯多在芯盒中硬化，這就常使砂芯排氣孔數(shù)量不夠。為了形成排氣孔，可在型芯硬化后補(bǔ)充鉆孔。

試驗(yàn)表明，改善型芯通氣系統(tǒng)，可使?jié)沧囟扔休^大的調(diào)整余地。

澆注溫度過低最常見的原因是澆注前，鐵液在敞口的澆包中長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)輸和停留而散熱。用帶有絕熱材料的澆包蓋，可以顯著地減少熱損失。

2澆注溫度過高

澆注溫度過高會(huì)引起砂型漲大，特別是具有復(fù)雜砂芯的鑄件，當(dāng)澆注溫度≥1420℃時(shí)廢品增多，澆注溫度為1460℃時(shí)廢品達(dá)50％。在生產(chǎn)中，利用感應(yīng)電爐熔煉能較好地控制鐵液溫度。

三、晶核的形成

（1）孕育的影響

孕育處理有時(shí)也會(huì)增加鑄造缺陷，因?yàn)閺?qiáng)烈孕育而急劇生核的鑄鐵件，形成碳化物的傾向增大了。所以建議孕育處理時(shí)孕育劑的用量能防止白口就可以了，健全鑄件中的晶核比有縮孔的鑄件要少的多。

（2）硫的作用

由于大多數(shù)廢鋼中含S量低，故電爐熔化廢鋼時(shí)，只能獲得含S量低（≤0．05％）的鑄鐵。此種鑄鐵對(duì)許多孕育劑來(lái)說不起作用，原因是孕育衰退的很快，所以用廢鋼在電爐中熔化時(shí)，常常在鑄件中產(chǎn)生白口。故有時(shí)采用含硫量相當(dāng)高的增碳劑，這樣可使最終ws≥0．05％，以充分吸收孕育劑。

（3）鐵液的保溫和過熱溫度

近年來(lái)，人們傾向于用電爐熔化并保溫鐵液，但提高過熱溫度和增加保溫時(shí)間會(huì)減少晶核的形成，故有產(chǎn)生白口的危險(xiǎn)。考慮到經(jīng)濟(jì)和材料性能方面的原因，長(zhǎng)時(shí)間保溫時(shí)其溫度應(yīng)盡可能低些。

四、因砂芯引起的鑄件尺寸誤差

砂芯受熱時(shí)首先是膨脹，然后產(chǎn)生塑性變形，這種在高溫下所引起的變化與所用的型砂以及粘結(jié)劑的分解有關(guān)。

（1）硬化溫度和硬化時(shí)間的影響

樹脂砂的最初膨脹和熱塑性同硬化溫度和時(shí)間有關(guān)。硬化時(shí)間長(zhǎng)的砂芯，其一次和二次膨脹就大，可能帶來(lái)變形問題；而硬化時(shí)間短時(shí)，砂芯膨脹小且分解快。所以嚴(yán)格控制硬化時(shí)間和溫度，對(duì)于制造高溫性能穩(wěn)定的砂芯是十分重要的。

（2）砂芯涂料的影響

大部分砂芯表面要刷涂料，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，耐火涂料滲入砂芯表面的深度對(duì)砂芯變形有很大影響，當(dāng)涂上含有表面活性劑的涂料時(shí)、因滲透深度大而防止了二次膨脹。

為改善鑄鐵件整體性能常有白口退火，提高韌性的球墨鑄鐵退火，提高球墨鑄鐵強(qiáng)度的正火、淬火等。
  
    1.白口退火   

    普通灰口鑄鐵或球墨鑄件表面或薄壁處在鑄造過程中因冷卻速度過快出現(xiàn)白口，鑄鐵件無(wú)法切削加工。為白口降低硬度常將這類鑄鐵件重新加熱到共析溫度以上(通常880～900℃)，并保溫1～2h(若鑄鐵Si含量高，時(shí)間可短)進(jìn)行退火，滲碳體分解為石墨，再將鑄鐵件緩慢冷卻至400℃-500℃ 出爐空冷。在溫度700-780℃，即共析溫度附近不宜冷速太慢，以便滲碳體過多的轉(zhuǎn)變?yōu)槭?，降低了鑄鐵件強(qiáng)度。   

    2.提高韌性的球墨鑄鐵退火

    球墨鑄鐵在鑄造過程中此普通灰口鑄鐵的白口傾向大，內(nèi)應(yīng)力也較大，鑄鐵件很難得到純粹的鐵素體或珠光體基體，為提高鑄鐵件的延性或韌性，常將鑄鐵件重新加熱到900-950℃并保溫足夠時(shí)間進(jìn)行高溫退火，再爐冷到600℃出爐變冷。過程中基體中的滲碳體分解出石墨，自?shī)W氏體中析出石墨，這些石墨集聚于原球狀石墨周圍，基體全轉(zhuǎn)換為鐵素體。   

    若鑄態(tài)組織由(鐵素體＋珠光體)基體，以及球狀石墨組成，為提高韌性，只需將珠光體中滲碳體分解轉(zhuǎn)換為鐵素體及球狀石墨，為此將鑄鐵件重新加熱到700-760℃的共析溫度上下經(jīng)保溫后爐冷至600℃出爐變冷。   

    3.提高球墨鑄鐵強(qiáng)度的正火   

    球墨鑄鐵正火的目的是將基體組織轉(zhuǎn)換為細(xì)的珠光體組織。工藝過程是將基體為鐵素體及珠光體的球墨鑄鐵件重新加熱到850-900℃溫度，原鐵素體及珠光體轉(zhuǎn)換為奧氏體，并有部分球狀石墨溶解于奧氏體，經(jīng)保溫后空冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)珠光體，因此鑄件的強(qiáng)度提高。

    4.球墨鑄鐵的淬火并回火處理   

    球墨鑄造件作為軸承需要更高的硬度，常將鑄鐵件淬火并低溫回火處理。工藝是：鑄件加熱到860-900℃的溫度，保溫讓原基體全部奧氏體化后再在油或熔鹽中冷卻實(shí)現(xiàn)淬火，后經(jīng)250-350℃加熱保溫回火，原基體轉(zhuǎn)換為回火馬氏體及殘留奧氏體組織，原球狀石墨形態(tài)不變。處理后的鑄件具有高的硬度及一定韌性，保留了石墨的潤(rùn)滑性能，耐磨性能更為改善。    球墨鑄鐵件作為軸類件，如柴油機(jī)的曲軸、連桿，要求強(qiáng)度高同時(shí)韌性較好的綜合機(jī)械械性能，對(duì)鑄鐵件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。工藝是：鑄鐵件加熱到 860-900℃的溫度保溫讓基體奧氏體化，再在油或熔鹽中冷卻實(shí)現(xiàn)淬火，后經(jīng)500-600℃的高溫回火，獲得回火索氏體組織(一般尚有少量粹塊狀的鐵素體)，原球狀石墨形態(tài)不變。處理后強(qiáng)度，韌性匹配良好，適應(yīng)于軸類件的工作條件。   

    5.球墨鑄鐵的等溫淬火處理   

    球墨鑄鐵的等溫淬火處理目的在于讓鑄鐵件的基體組織轉(zhuǎn)換為強(qiáng)韌的下貝氏體組織，強(qiáng)度極限可超過1100MPa，沖擊韌性AK≥32J。處理工藝是：將球墨鑄鐵件加熱到830-870℃溫度保溫基體奧氏體化后，投入280-350℃的熔鹽中保溫，讓奧氏體部分轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w，原球狀石墨不變。獲得高強(qiáng)度的球墨鑄鐵。

   上述鑄鐵熱處理表明：鑄鐵件熱處理只能改變基體組織，不能改變石墨的形態(tài)及分布，機(jī)械性能的變化是基體組織的變化所致。普通灰口鑄鐵(包括孕育鑄鐵)石墨片對(duì)機(jī)械性能(強(qiáng)度、延性)影響很大，灰口鑄鐵經(jīng)熱處理改善機(jī)械性能不顯著。還需要注意的是鑄鐵的導(dǎo)熱性較鋼差，石墨的存在導(dǎo)致缺口敏感性較鋼高，因此鑄鐵熱處理中冷卻速度(尤其淬火)要嚴(yán)格控制。