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(jiàn)GB/T8263-1999。

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

原鐵液的硫含量及其他微量元素不要太高。如果原鐵液硫含量和其他微量元素含量太高，則需要較多的球化劑加入量或者稀土含量較高的球化劑，這樣球化劑的成本就會(huì)增加，另外過(guò)多的球化劑會(huì)造成更多的渣子，不利于鑄件質(zhì)量的穩(wěn)定。稀土含量太多，則會(huì)在大斷面的鑄件上易產(chǎn)生碎塊狀石墨。

2、球化處理的穩(wěn)定性。球化處理工序是球墨鑄鐵生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵工序，只有球化處理工序穩(wěn)定了，鑄件的質(zhì)量才能穩(wěn)定。針對(duì)不同的產(chǎn)品，不同的原鐵液硫含量，該加入多少球化劑、孕育劑等，都要寫(xiě)入作業(yè)指導(dǎo)書(shū)并且嚴(yán)格執(zhí)行。

3、避免較長(zhǎng)的等待時(shí)間。 球化孕育處理后，應(yīng)立即進(jìn)行澆注。因?yàn)殡S著時(shí)間的延長(zhǎng)，殘留鎂會(huì)燒損并且孕育效果會(huì)衰退。

4、避免過(guò)高的殘留鎂含量。較高的殘留鎂含量會(huì)增大鑄件的縮松傾向，對(duì)于一般球墨鑄鐵，殘留鎂含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）應(yīng)控制在0.035%～0.045%，對(duì)于高鎳球墨鑄鐵，殘留鎂含量應(yīng)控制在0.06%～0.07%。

5、對(duì)要求較高的鑄件使用較好的孕育劑。 對(duì)要求較高的風(fēng)電件、高鐵件等，則應(yīng)選擇孕育效果較強(qiáng)的隨流孕育劑，能顯著增加石墨球數(shù)，且石墨球形圓整。

6、選擇合適的球化劑。選擇球化劑時(shí)要結(jié)合下述各種因素：

① 球化處理溫度：如果球化處理溫度>1480℃，球化反應(yīng)會(huì)比較劇烈，進(jìn)而造成較低的鎂吸收率。為了使球化反應(yīng)平穩(wěn)，則可選擇鈣含量相對(duì)較高的球化劑。如果球化溫度<1480℃，則可以使用鈣含量相對(duì)低一點(diǎn)的球化劑。

② 處理包尺寸：如果處理包的高徑比為1:1，則由于鎂蒸汽的散失會(huì)導(dǎo)致鎂吸收率的降低，建議使用鈣含量較高的球化劑。如果處理包的高徑比為2:1，則球化反應(yīng)會(huì)比較平穩(wěn)，鎂蒸氣會(huì)擴(kuò)散到鐵液中，鎂吸收率得到提高。

③ 球化處理工藝：如果不使用蓋包法，那么球化反應(yīng)產(chǎn)生的煙霧就會(huì)進(jìn)入到大氣中，并且會(huì)產(chǎn)生刺眼的白光。為了使球化反應(yīng)平穩(wěn)，可以采用低鎂高鈣的球化劑。如果使用蓋包法工藝，鐵液不會(huì)飛濺，并且產(chǎn)生的煙霧較少，可使用高鎂低鈣的球化劑，以減少加入量，降低球化成本。

④ 處理重量：如果處理鐵液的重量小于500kg，那么可使用粒度較小的球化劑，推薦使用粒度12mm以下的球化劑。如果處理鐵液的重量在500～1,000kg，可使用粒度較大的球化劑，如粒度為3～25mm的球化劑。如果處理鐵液的重量大于1,000kg，則可以使用4～32mm的球化劑。

⑤ 硅含量：如果鑄造產(chǎn)品的工藝出品率較低或者廢品率較高，想通過(guò)多加回爐料和廢鋼的方式進(jìn)行熔煉，而最終鑄件對(duì)鐵水的硅含量有嚴(yán)格要求。在孕育量沒(méi)法進(jìn)一步降低的前提下，可使用低硅球化劑進(jìn)行處理，這樣可使回爐料多加入8%～15%，可降低鑄造廠的生產(chǎn)費(fèi)用。

⑥ 原鐵液硫含量：如果原鐵液硫含量較高，如果不進(jìn)行脫硫處理，則需要高鎂高稀土的球化劑，并且加入量會(huì)較高，如果原鐵液的硫含量較低，則可以使用低鎂低稀土的球化劑，且加入量會(huì)較低，低鎂低稀土的球化劑成本也會(huì)比較便宜。

球墨鑄鐵常用的熱處理方法如下：

（1）低溫石墨化退火 加熱溫度720~760℃。隨爐冷卻至500℃以下出爐空冷。使共析滲碳體分解，獲得鐵素體基體的球鐵，以提高韌性。

（2）高溫石墨化退火 880~930℃，轉(zhuǎn)至720~760℃保溫，隨爐冷卻至500℃以下出爐空冷。白口組織，獲得鐵素體基體的球鐵，提高塑性，降低硬度，增加韌性。

（3）奧氏體化正火 880~930℃，冷卻方式：霧冷、風(fēng)冷或空冷，為減少應(yīng)力，增加回火工序：500~600℃，獲得珠光體+少量鐵素體+球狀石墨，提高強(qiáng)度、增加硬度和耐磨性。

（4）不奧氏體化正火 820~860℃加熱，冷卻方式：霧冷、風(fēng)冷或空冷，為減少應(yīng)力，增加回火工序：500~600℃，獲得珠光體+少量分散的鐵素體組織，得到較好的綜合力學(xué)性能。

（5）調(diào)質(zhì)處理 840~880℃加熱，冷卻方式：油或水冷，淬火之后的回火溫度：550~600℃，獲得回火索氏體組織，提高綜合力學(xué)性能。

（6）等溫淬火 840~880℃加熱，在250~350℃鹽浴中淬火，獲得綜合力學(xué)性能，尤其能提高強(qiáng)度、韌性與耐磨性。

熱處理加熱時(shí)，鑄件入爐溫度一般小于350℃，加熱速度視鑄件尺寸與復(fù)雜程度而定，在30~120℃/h之間選擇。尺寸大、復(fù)雜件的入爐溫度要低，升溫速度要慢。加熱溫度則取決于基體組織和化學(xué)成分。保溫時(shí)間按鑄件壁厚而定。

此外，球鐵鑄件還可以采用高頻、中頻、火焰等方法作表面淬火，以獲得高硬度、耐磨性以及性能。也可以軟氮化處理，提高鑄件耐磨性。

1、球墨鑄鐵的淬火+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+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(lèi)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(lèi)件的工作條件。


2、提高韌性的球墨鑄鐵退火

球墨鑄鐵在鑄造過(guò)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(guò)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?chē)w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(guò)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，因此球墨鑄件的強(qiáng)度提高。