球墨铸铁的退火热处理工艺

球墨铸铁消除内应力退火一般是以75～100℃/h的速度加热到500~600℃，根据铸件壁厚可按每25mm保温1h来计算，而后空冷。这种方法消除铸件90%~95%的应力，可提高铸件的塑性及韧性，但组织并没有发生明显改变。

高温退火是将铸件加热到900~950℃，保温1～4h，进行第一阶段石墨化，然后炉冷至720~780℃，保温2~8h，进行第二阶段石墨化。如果在900~950℃保温后炉冷至600℃空冷，则由于第二阶段石墨化没有进行，将得到珠光体球墨铸铁。由于用Mg处理的球墨铸铁形成白口的倾向较大，铸态组织中常出现莱氏体和自由渗碳体，因此使铸件脆性增大，硬度升高，切削性能恶化。特别是当铸件厚薄不均匀时，薄壁处极易出现白口，使其变脆，不便加工。为消除白口，获得高韧性的铁素体球墨铸铁，需进行高温石墨化退火，具体工艺如图a所示，此时只完成了石墨化的第一阶段，得到的是珠光体为基体的。

球墨铸铁消除白口的高温退火工艺

a)珠光体球墨铸铁退火工艺 b）铁素体球墨铸铁退火工艺

若按如图b所示的工艺进行热处理，也就是在石墨化第一阶段完成后，进行第二阶段石墨化，根据此阶段保温时间长短可以得到不同的铁索体及珠光体的比例。如果进行完全，可得到以铁素体为基体的球墨铸铁，这种铸铁具有高的韧性，伸长率可达到5%~25%，这种高韧性球墨铸铁多用于代替可锻铸铁和低碳钢制作零件。低温退火是将铸件加热到720～760℃，保温3～6h，然后随炉缓冷至60℃出炉空冷，使珠光体中渗碳体发生石墨化分解。当铸态球墨铸铁组织中只有铁素体、珠光体及球状石墨而无自由渗碳体时，为了获得高韧性的铁素体球墨铸铁，可采用低温退火。

延伸阅读

可锻铸铁的组织介绍

可锻铸铁是由白口铸铁经热处理得到的一种高强度铸铁，其石墨呈团絮状，削弱了石墨对基体的割裂作用和应力集中效应，因此可锻铸铁具有较高的强度，而且具有一定的塑性和韧性。由于塑性比灰铸铁好，又叫做展性铸铁或韧性铸铁，可锻铸铁特别适宜于大量生产形状复杂的薄壁小件，甚至可以铸造质量为数十克和壁厚在2mm以下的铸件。可锻铸铁可部分地代替铸钢、合金钢和非铁金属材料，广泛应用于许多工业部门。

可锻铸铁化学成分的一般范围见表1。从表中可见，其碳、硅的质量分数低，碳和硅在促进石墨化和改善铸造性能方面的作用基本相似，都是强烈促进石墨化的元素，这可保证浇注后得到纯白口铸件，且减少退火后的石墨量，有利于获得高的强度和韧性。但是碳、硅的含量也不能太低，碳、硅含量太低，将使退火时石墨化困难，延长退火周期，而且使铁液流动性差、收缩大、易于疏松和开裂。所以可锻铸铁要控制其碳、硅含量。锰因有阻碍石墨化的作用，所以它的质量分数也不能高，尤其是铁素体基体可锻铸铁的锰的质量分数应比珠光体基体可锻铸铁更低。磷、硫的质量分数要严格控制，应尽可能低。

表1    可锻铸铁化学成分的一般范围

可锻铸铁按退火方法不同，可以得到铁素体或珠光体两种基体，基体上分布着团絮状的石墨。 退火过程中如果第一阶段（738℃以上）和第二阶段（738℃以下）石墨化都进行得完全，则得到以铁素体基体+团絮状石墨的组织，也就是铁素体可锻铸铁。由于组织中有大量石墨，断口呈黑色，所以又叫黑心可锻铸铁。如果第一阶段石墨化完成，而第二阶段石墨化未进行或部分进行，就得到以珠光体基体+团絮状石墨或珠光体与少量铁素体基体+团絮状石墨的组织，由于组织中有珠光体存在，断口发亮，所以又叫白心可锻铸铁。具有珠光体基体+团絮状石墨组织的可锻铸铁称为珠光体可锻铸铁。