强度、耐磨性、耐热性均较好,减振性良好,铸造性能较优,需进行人工时效处理。

 

使用范围

可用于要求高强度和一定耐蚀能力的泵壳、容器、塔器、法兰、填料箱本体及压盖、碳化塔、硝化塔等;还可制作机床床身、立柱、气缸、齿轮以及需经表面淬火的零件。

因其受热变形量较小,常使用于高温场合。

 

规范及组织

热处理规范:(由供方定,以下为某试样的热处理规范,供参考)铸态

金相组织:片状石墨+珠光体

FC250淬火可达HRC60,但是灰口铸铁(FC200、FC250等)一般都是在退火或正火状态下使用,不进行淬火处理.如果是局部需要硬度的话,可进行高、中频淬火既可。

中频淬火:淬硬层3~5毫米,硬度HRC50,工件变形较小。

高频淬火:淬硬层1~2毫米,淬火温度850,表面硬度HRC50以上;淬火温度900~1000度,表面硬度可达HRC60。

 

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铸铁主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。在这些合金中,含碳量超过在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量。

 

概述:铸铁是碳含量大于2.1%的铁碳合金。其成分除碳外还含有一定数量的硅、锰、硫、磷等化学元素和一些杂质。有时还加一些其他化学元素。铸铁又名生铁,是冶金厂的重要初级产品,大部分用于炼钢,另一部分供给机器制造厂生产铸铁件,作为二次重熔的主要炉料。铸铁成本低廉,铸造性能和使用性能良好,故铸铁是现代机器制造业的重要和常用的结构材料。其重量一般占机器总重量的60%~70%。

 

特点:

1.成分与组织特点

铸铁与碳钢相比较,其化学成分中除了有较高的C、Si含量外(C2.5%~4,0%、Si1.0%一3.0%),还含有较高的杂质元素Mn、P,S,在特殊性能的合金铸铁中,还含有某些合金元素。所有这些元素的存在及其含量,都将直接影响铸铁的组织和性能。

由于铸铁中的碳主要是以石墨(G)形式存在的,所以铸铁的组织是由金属基体和石墨所组成的。铸铁的金属基体有珠光体、铁素体和珠光 体加铁素体三类,它们相当于钢的组织。因此,铸铁的组织特点,可以看成是在钢的基体上分布着不同形状的石墨。

2.铸铁的性能特点

铸铁的抗拉强度、塑性和韧性要比碳钢低。虽然铸铁的机械性能不如钢,但由于石墨的存在,却赋予铸铁许多为钢所不及的性能。如良好的耐磨性、高消振性、低缺口敏感性以及优良的切削加工性能。此外 ,铸铁的碳含量高,其成分接近于共晶成分,因此铸铁的熔点低,约为1200℃左右,铁水流动性好,由于石墨结晶时体积膨胀,所以传送收缩率小,其铸造性能优于钢,因而通常采用铸造方法制成铸件使用,故称之为铸铁。

 

性能:

1.优良的铸造性能

由于灰铸铁的化学成分接近共晶点,所以铁水流动性好,可以铸造 复杂的零件。另外,由于石墨比容较大,使铸件凝固时的收缩量减少,可简化工艺,减轻铸件的应力并可得到致密的组织。

2.优良的耐磨性和消震性

石墨本身具有润滑作用,石墨掉落后的空洞能吸附和储存润滑油,使铸件有良好的耐磨性。此外,由于铸件中带有硬度很高的磷共晶,又能使抗磨能力进一步提高,这对于制备活塞环、气缸套等受摩擦零件具有重要意义。

石墨可以阻止后动的传播,灰铸铁的消夸大能力是钢的10倍,常用来制作承受振动的机床底座。

3.较低的缺口敏感性和良好的切削加工性能

灰铸铁中由于石墨的存在,相当于存在很多小的缺口时表面的缺陷、缺口等几乎没有敏感性,因此,表面的缺陷对铸铁的疲劳强度影响较小 ,但其疲劳强度比钢要低。由于发铸铁中的石墨可以起断屑作用和对刀具的润滑起减障作用,所以其可切削加工性是优良的。

4.灰铸铁的机械性能

铸铁的抗拉强度、塑性、韧性及弹性模量都低于碳素锈钢,如表所示。灰铸铁的抗压强度和硬度主要取决于基体组织。灰铸铁的抗压强度一般比抗拉强度高出三四倍 ,这是灰铸铁的一种特性。因此,与其把灰铸铁用作抗拉零件还不如做耐压零件更适合。这就是广泛用作机床床身和支柱受耐压零件的原因。

 

热处理工艺:

1.消除应力退火

由于铸件壁厚不均匀,在加热,冷却及相变过程中,会产生效应力和组织应力。另外大型零件在机加工之后其内部也易残存应力,所有这些内应力都必须消除。去应力退火通常的加热温度为500~550℃保温时间为2~8h,然后炉冷(灰口铁)或空冷(球铁)。采用这种工艺可消除 铸件内应力的90~95%,但铸铁组织不发生变化。若温度超过550℃或保温时间过长,反而会引起石墨化,使铸件强度和硬度降低。

2.消除铸件白口的高温石墨化退火

铸件冷却时,表层及薄截面处,往往产生白口。白口组织硬而脆、加工性能差、易剥落。因此必须采用退火(或正火)的方法消除白口组织。退火工艺为:加热到550-950℃保温2~5 h,随后炉冷到500-550℃再出炉空冷。在高温保温期间 ,游高渗碳体和共晶渗碳体分解为石墨和A,在随后护冷过程中二次渗碳体和共析渗碳体也分解,发生石墨化过程。由于渗碳体的分解,导致硬度下降,从而提高了切削加工性。

3.球铁的正火

球铁正火的目的是为了获得珠光体基体组织,并细化晶粒,均匀组织,以提高铸件的机械性能。有时正火也是球铁表面淬火在组织上的准备、正 火分高温正火和低温正火。高温正火温度一般不超过950~980℃,低温正火一般加热到共折温度区间820~860℃。正火之后一般还需进行四人处理,以消除正火时产生的内应力。

4.球铁的淬火及回火

为了提高球铁的机械性能,一般铸件加热到Afc1以上30~50℃(Afc1代表加热时A形成终了温度),保温后淬入油中,得到马氏体组织。为了适当降低淬火后的残余应力,一般淬火后应进行回火,低温回火组织为回火马氏作加残留贝氏体再加球状石墨。这种组织耐磨性好 ,用于要求高耐磨性,高强度的零件。中温回火温度为350-500℃回火后组织为回火屈氏体加球状石墨,适用于要求耐磨性好、具有一定效稳定性和弹性的厚件。高温 回火温度为500-60D℃,回火后组织为回火索氏作加球状石墨,具有韧性和强度结合良好的综合性能,因此在生产中广泛应用。

5.球铁的多温淬火

球铁经等温淬火后可以获得高强度,同时兼有较好的塑性和韧性。多温淬火加热温度的选择主要考虑使原始组织全部A化、不残留F,同时也避免A晶粒长大。加热温度一般采用Afc1以上30~50℃,等温处理温度为0~350℃以保证获得具有综合机械性能的下贝氏体组织。稀土镁铝球铁等 温淬火后σb=1200~1400MPa,αk=3~3.6J/cm2,HRC=47~51。但应注意等温淬火后再加一道回火工序。

6.表面淬火

为了提高某些铸件的表面硬度、耐磨性及疲劳强度,可采用表面淬火。灰铸铁及球铁铸件均可进行表面淬火。一般采用高(中) 频感应加热表面淬火和电接触表面淬火。

7.化学热处理

对于要求表面耐磨或抗氧化、耐腐蚀的铸件,可以采用类似于钢的化学热处理工艺,如气体软氯化、氯化、渗硼、渗硫等处理。

 

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