鑄鐵是一種以碳、鐵、硅為基礎(chǔ)的復(fù)雜的多元合金,其含碳量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))一般在2.0%-4.0%的范圍。除碳、硅以外,鑄鐵中還存在錳、磷、硫等元素。為了滿足其工作的需要,我們常采用中頻感應(yīng)退火設(shè)備進(jìn)行熱處理,效果非常好。今天,我們不說(shuō)其熱處理工藝,我們看看加熱時(shí),它的組織有哪些轉(zhuǎn)變。
鑄鐵的鑄態(tài)組織主要有鐵素體+石墨,鐵素體+珠光體+石墨、珠光體+石墨三種,加熱時(shí)鑄鐵組織的轉(zhuǎn)變情況可歸納為三個(gè)方面。
(1)在臨界溫度(Ac1下限)以下加熱時(shí),共析滲碳體開(kāi)始球化和石墨法,加熱速度愈慢,球化和石墨化進(jìn)行得愈強(qiáng)烈:加熱溫度提高,共析滲碳體的分解速度增加,珠光體的數(shù)量減少。鑄鐵中的硅是石墨化元素,可促進(jìn)石墨化過(guò)程的進(jìn)行,而錳、磷、鉻等是穩(wěn)定碳化物的元素,對(duì)石墨化過(guò)程有抑制作用,有利于珠光體的?;?。
(2)在臨界溫度范圍內(nèi)加熱時(shí),當(dāng)加熱溫度超過(guò)臨界溫度Ac1下限時(shí),即開(kāi)始鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變的相變過(guò)程,在臨界溫度范圍內(nèi),鐵素體、奧氏體、石墨(穩(wěn)定系)或滲碳體(準(zhǔn)穩(wěn)定系)三相共存。隨著加熱溫度的升高,奧氏體的數(shù)量逐漸增加,而鐵素體數(shù)量相應(yīng)減少,直至加熱到Ac1上限溫度,鐵素體完全消失。鑄鐵中奧氏體的形成過(guò)程符合一般的相變規(guī)律,即形核和長(zhǎng)大。
(3)當(dāng)加熱溫度超過(guò)臨界溫度Ac1上限時(shí),鐵素體和珠光體完全奧氏體化,鑄鐵原始組織中存在的自由(一次)滲碳體分解為奧氏體和石墨,即高溫石墨化。隨加熱溫度升高,石墨化過(guò)程加速,石墨表層一部分碳將溶入奧氏體中,使奧氏體中碳含量增加;同時(shí),升高溫度導(dǎo)致奧氏體晶粒長(zhǎng)大和石墨的聚集。鑄鐵中的合金元素碳、硅、銅、鋁、鎳等促進(jìn)石墨化過(guò)程,可加速滲碳體分解。而鉻、鉬、釩、硫等穩(wěn)定碳化物的元素,則降低滲碳體的分解速度。