表2.1-15抗磨白口鑄鐵牌號及化學(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.牌號中的"DT"和" GT"，分別為“低碳”和“高碳”的拼音字母的首位字母，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GB/T8263-1999。

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

 由于目的不同熱處理的種類非常多，基本主要可分成兩大類，類是組織構(gòu)造不會經(jīng)由熱處理而發(fā)生變化或者也不應(yīng)該發(fā)生改變的，第二則是基本的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化者。熱處理程序，主要用于內(nèi)應(yīng)力，而此內(nèi)應(yīng)力系在鑄造過程中由于冷卻狀況及條件不同而引起。組織、強(qiáng)度及其它機(jī)械性質(zhì)等，不因熱處理而發(fā)生明顯變化。對于第二類熱處理而言，基地組織發(fā)生了明顯的改變，可大致分為五類：(1)軟化退火：其目的主要在于分解碳化物，將其硬度降低，而提高加工性能，對于球狀石磨鑄鐵而言，其目的在于獲得具有甚高的肥力鐵組織。(2)正?；幚恚褐饕酶倪M(jìn)或是使完全是波來鐵組織的鑄品獲得均勻分布的機(jī)械性質(zhì)。(3)淬火：主要為了獲得更高的硬度或磨耗強(qiáng)度，同時的到甚高的表面耐磨特性。(4)表面硬化處理：主要為獲得表面硬化層，同時得到甚高的表面耐磨特性。(5)析出硬化處理：主要是為獲得高強(qiáng)度而伸長率并不因而發(fā)生激烈的改變。

    (1) 鑄鐵之種類：

    鑄鐵可以當(dāng)作是一種在基地上含有高硅與高碳成分的鋼，同時有石墨與雪明碳鐵散布在基地內(nèi)部，此石墨與雪明碳鐵系在凝固過程中晶析出來，而此類析出物可以稱為共晶石墨或共晶碳化物。基地內(nèi)主要含石墨者稱之為灰鑄鐵，主要含雪明碳鐵者稱之為白鑄鐵，如果在基地內(nèi)，同時含有石墨與雪明碳鐵，一般可稱之為混合式鑄鐵。白鑄鐵由于具有很高的硬度與脆性，所以用途較少，主要還是用于耐磨材料。灰鑄鐵的主要性質(zhì)，是共晶石墨的形狀與大小而定，而這些石墨無法經(jīng)由熱處理予以改進(jìn)。事實(shí)上，具有非常低的強(qiáng)度及硬度。石墨析出的形狀，無法在以熱處理加以改變，最多在熱處理過程中，令碳化物分解，游離出來碳形成石墨。

    一般而言灰鑄鐵內(nèi)的石墨，主要以層次狀析出，可稱為層次狀石墨鑄鐵。若將鐵水與鎂及稀土金屬可以使石墨在凝固過程中以球狀析出，此類鑄鐵稱之為球狀石墨鑄鐵，在完全相同的石墨數(shù)量下，此種基地組織狀況，對于材料性質(zhì)則有甚大的影響，球狀石墨鑄鐵，所具有的性質(zhì)與基地相同的鋼接近，故其強(qiáng)度可以提高至380~1000N/ ，彈性模數(shù)亦比灰鑄鐵高出很多，而伸長率可提高到30%，如果以鎂合金處屬處理的份量不足則不會形成球狀的石墨，而形成累積性的石墨稱之為蠕蟲狀石墨其特性大致介于灰鑄鐵和球狀鑄鐵之間。

    (2) 鑄鐵之正常化處理
  
    正?；幚淼哪康氖遣徽撹T造組織為何，均令基地上形成波來鐵組織，此外經(jīng)過正?；幚砜杉?xì)化波來鐵，相對于鑄造組織，韌性不降低而可獲的甚高的強(qiáng)度，此外正?；幚砜墒共牧线_(dá)到均質(zhì)化的目的，對于合金性鑄鐵而言，可使其強(qiáng)度、韌性同時提高，正常化處理的個階段，事實(shí)上就是石墨化退火，因此經(jīng)過正常化處理后，原則上應(yīng)無共晶碳化物的存在，由于鑄件的基地組織在經(jīng)過正常化處理以后將完全為波來鐵。

一、氣體的來源

    能溶解于金屬中的氣體，主要是氫和氧。在熔煉過程中，氣體的主要來源有：

    1、爐氣：非真空熔煉時，爐氣是金屬中氣體的主要來源。在爐氣中除含有氧、氮外，還含有水汽、氫、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫和碳?xì)浠衔锏取t氣的成分隨使用的燃料和燃燒的情況的不同而變化；如以重油或煤氣做燃料的反射爐或坩堝爐中，常含有5-10％的水汽和較多的氫、一氧化碳等。

    2、爐料：電解金屬表面大都有殘留電解液，加工車間返回料大都含有油、水、乳液等。外來廢料大都有水腐蝕物、銹蝕等。特別是露天堆放和潮濕季節(jié)，爐料表面吸附有水分。這些都會使金屬在熔煉過程中吸收較多的氫。

    3、 耐火材料：耐火材料中所含水分也能促使金屬吸氣，新爐開始生產(chǎn)時尤為嚴(yán)重。

    4、 熔劑：許多熔劑都帶有水分，其中一些（如木炭、米糠等）含有吸附的水分，有些熔劑（如硼砂）本身帶有結(jié)晶水。為減少熔煉過程中氣體的來源，熔劑應(yīng)進(jìn)行干燥或脫水處理。
            
    5、操作工具：操作工具預(yù)熱不徹底，也會增加金屬的含氣量。

       
       
二、氣體的溶解過程及溶解度

    氣體在金屬中溶解度：金屬在固體時，氣體的溶解度很小，隨著溫度的上升溶解度緩慢增加，到熔點(diǎn)溫度時溶解度急劇增加，繼續(xù)提高熔融金屬的溫度，氣體溶解度繼續(xù)增加，到某一點(diǎn)后開始下降，到金屬的沸點(diǎn)溫度時，氣體溶解度幾乎等于零。

    不同的合金元素對氣體在合金中的溶解度的影響也不同，某些元素如鎳等與氣體有較大的結(jié)合力，使合金中的氣體的溶解度增加。另上些元素如鋁、錫等能使氣體在合金中的溶解度降低。銅合金中合金元素對氫氣溶解度的影響如下：

        Cu+Ni > Cu+Pb > Cu+Ag > Cu+Au > Cu+Sn > Cu+Al

       
三、除氣方法：

    1、 氣體除氣法：一種為惰性氣體（如N2等），另一種是活潑氣體（如Cl2等）氣泡越小，數(shù)量越多，對除氣是有益的。但由于氣泡上浮的速度大，通過熔體的時間短，且氣泡不可能均勻分布于整個熔體中，故用此法除氣不容易徹底；隨著熔體中含氫量的減少，去氣效果顯著降低。

       
    2、 熔劑除氣法：熔劑除氣是利用熔鹽的熱分解或與金屬進(jìn)行置換反應(yīng)，產(chǎn)生不溶于熔體的揮發(fā)性氣泡而將氫除去。如鋁青銅常用冰晶石熔劑除氣，白銅和鎳合金常用螢石、硼砂、碳酸鈣等熔劑除氣。熔劑精煉時，一般將干燥的熔劑用帶孔罩壓入熔池中。為了提高除去效果，也可采用干燥氮?dú)鈱⒎蹱钊蹌┐等肴鄢刂?。熔劑在除氣的同時，還可去渣。

    3、 沸騰除氣：在工頻爐熔煉高鋅黃銅時常用的一種方法。但需具備兩個條件：一是高鋅黃銅的沸騰溫度較低，二是熔溝部分熔體溫度較高。銅鋅合金的沸騰溫度隨鋅含量的增加而降低。

    由于工頻爐中熔溝部分熔體溫度，首先形成鋅的蒸汽泡隨即上浮。伴著熔池溫度的升高，爐膛內(nèi)的蒸汽壓也隨逐漸提高；當(dāng)溫度升高到整個熔池接近鋅的沸點(diǎn)時，甚至使整個熔池表面出現(xiàn)冒泡。當(dāng)熔池上面的蒸汽壓升高到超過大氣壓時，鋅蒸汽便向爐口噴出，被氧化燃燒，形成沸騰的噴火現(xiàn)象。次數(shù)越多，除氣效果越好，一般2-3次即可。含鋅量小于20％的黃銅，不能利用沸騰除氣。缺點(diǎn)在于低沸點(diǎn)金屬元素（如鋅等）損耗較大。

    4、 其他除氣法：1）冷凝除氣；2）振蕩除氣；3）直流電解除氣
       

四、脫氧過程

    使金屬熔體中的氧化物還原而除去氧的過程稱為脫氧。熔融金屬及合金中的脫氧過程屬于置換反應(yīng)，凡在操作條件下，能從熔融金屬中取得氧的任何物質(zhì)，即氧化物的分解壓比被脫氧金屬氧化物的分解壓為低的元素，一般都可作為脫氧劑。
       

五、脫氧劑

    分為表面脫氧劑和溶解于金屬的脫氧劑兩種。

    表面脫氧劑基本上不溶于金屬，脫氧作用僅在與金屬接觸的表面進(jìn)行，脫氧速度較慢。它的優(yōu)點(diǎn)不溶于金屬，脫氧劑不會影響金屬的質(zhì)量。常用的表面脫氧劑有：碳化鈣、硼化鎂、木炭、硼 （B2O3）等。

    溶于金屬的脫氧劑，能在整個熔池中與熔融金屬中的氧化物相互作用，脫氧效果好得多。缺點(diǎn)是剩余的脫氧劑將留于金屬中而影響金屬的性能。常用的脫氧劑有：磷、硅、錳、鋁、鎂、鈣、鈦、鋰等。這些元素可以中間合金的形式加入。脫氧反應(yīng)所產(chǎn)生的細(xì)小固體氧化物，使金屬的粘度增大，或成為金屬中分布不均勻的夾雜物，故應(yīng)控制加入量。

    對脫氧劑的要求：

    1.    對金屬或合金的性能。

    2.    脫氧產(chǎn)物不溶于熔融金屬，且容易除去。

    3.    脫氧劑應(yīng)足夠活潑，即脫氧產(chǎn)物應(yīng)與熔融金屬在比重和熔點(diǎn)上有較大的差別。

    銅磷中間合金除能脫氧外，并能改善合金的流動性，在銅合金生產(chǎn)中應(yīng)用較廣。