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铸铁之软化退火处理-技术中心--丹阳市工业电炉厂
铸铁之软化退火处理
 
  灰铸铁与球状石墨铸铁软化退火,事实上是一种针对碳化物分解的热处理,对非合金性及低合金铸铁而言,铁碳所形成的碳化物并非是一种稳定相,在高温中经过一段足够长的时间,碳化物分解成為石墨、肥力铁或沃斯田铁,此类分解过程就是一般所谓的软化热处理,同时也是製造展性铸铁的主要程序,灰铸铁裡的碳化物主要分两类,第一类是在凝固过程中形成的共晶碳化物(Eutectic Carbide),一般称之為自由碳化物(Free Carbide)。软化处理主要分成两个步骤,及第一段石墨化及第二段石墨化,共晶碳化物之分解為第一段石墨化,波来铁分解為肥力铁与石墨之步骤為第二段石墨化。图2-2所示為软化处理时间-温度曲线,如果波来铁分解时予以非常缓慢的冷却,则同时可达到弛力退火的效果。

  第一段石墨化处理的目的在於消除共晶雪明碳铁,因此当灰铸铁或者球状石墨铸铁,再凝固过程中,石墨形成不完全,大部分都会形成共晶雪明碳铁,在铸件的角落和锐边处,由於冷却速率较快,或以金属模铸造时激冷效果均会產生共晶雪明碳铁,另当硅的含量不够,或接种的处理不良都会產生硬点,或形成碳化物,如果铸铁内具碳化物的稳定元素,儒Cr、V或太高之锰含量时,也会形成相同的结果,如果是由於成分的配合不恰当,晶界形成共晶碳化物,则铸件的肉原对碳化物之形成不会產生之影响,此类碳化物在某一个温度范围内相当的不稳定,其分解速度随著温度的降低而急速的减小,且随著温度的升高而急速的增加。第一段石墨化的温度不宜太低,其温度范围大约在850℃至950℃之间,对球状石墨铸铁而言,由於需要较高的韧性,因此温度不宜超过920℃,以免发生沃斯田铁初晶,退火的时间必须加长,退火时间的长短不仅由退火温度来决定,同时需考虑铸铁的种类成分,甚至要考虑碳化物的种类,一般而言退火时间可由2~15小时,為了避免脱碳,同时考虑经济上的效益,退火时间应儘可能地缩短,石墨化元素如硅及微量的铜可加速雪明碳铁的分解,而碳化物的稳定元素,如铬、铝、铜,在正常情况下会严重地延迟石墨化的时间。

  第二段石墨化处理的目的是消除或减少波来铁,其主要作用在於分解波来铁,或者经过第一段石墨化处理后,在冷却过程中,防止波来铁的再形成,第二段石墨化处理可见图2-1中,应与第一段石墨化裡共同进行,假如无共晶碳化物存在,也可单独进行,主要的执行步骤,是在变态温度以下非常缓慢的冷却,或者在变态温度以下保持一段时间,对球状石墨铸铁而言,肥粒铁化后的组织对性质有非常大的影响,对灰铸铁而言,肥粒铁系的组织单使材料变软而已,雪明碳铁的分解速率随著温度之增加而增加,此现象与第一段石墨化处理结果相似。温度超过变态温度范围,则有部分的组织发生沃斯田铁化,冷却时,可在次形成波来铁,当温度超过600℃时,波来铁分解非常迅速。直到其完全分解為止,退火时间需要8至12小时,当温度超过某一临界点时,此肥粒铁的生长速率会得到相反的效果,可见要完全成肥粒铁化所需要的退火时间在4~24小时之间,温度则在680~740℃之间

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