冬燕南飞

　　可锻铸铁又称马铁或玛钢，实际并不可以锻造，这些名称只表示它具有一定的塑性δ＝(2～12) %和韧性a_KU≤30J/cm^２，故称为展性铸铁或韧性铸铁。可锻铸铁是由白口铸铁通过退火处理使渗碳体分解而得到团絮状石墨的一种高强度铸铁。

　　按退火方法不同有黑心和白心两种类型铸铁。黑心可锻铸铁依靠石墨化退火获得，白心可锻铸铁利用氧化脱碳退火来制取。后者已很少生产，我国主要生产黑心可锻铸铁。

　　可锻铸铁的化学成分为：(2.4～2.7)%C，(1.4～1.8)%Si，(0.5～0.7)%Mn，<0.08%P，<0.25%S。C、Si含量很低，就是为了保证在通常冷却条件下得到白口铸铁件。

　　根据基体组织的不同，可分为铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸铁，其显微组织如图所示。

铁素体可锻铸铁	珠光体可锻墨铸铁
可锻铸铁的显微组织

　　由于石墨呈团状，对基体的割裂破坏作用比片状石墨小得多，因此有较高的强度σ_b＝（300～700）MPa，以及较好的塑性和韧性，适于生产对机械性能要求较高，承受冲击负荷的薄壁( 厚度不超过25mm)形状复杂的小型铸件，如各种管接头、阀门及汽车上的一些小零件。但可锻铸铁生产周期长，工艺复杂，成本较高，近年来有些可锻铸铁件已部分地被球墨铸铁所代替。

　　表21-2列出常用可锻铸铁的牌号、性能和用途。牌号中“KT ”代表可锻铸铁，其后的两组数字，分别表示最低抗拉强度和最低伸长率；“KTH”表示黑心可锻铸铁；“KTZ”表示珠光体可锻铸铁。例如，KTH350-10，表示σ_b最低值为350MPa，δ最低值为10% 的铁素体黑心可锻铸铁。

本节导航：[一、球墨铸铁的组织和性能][二、球墨铸铁的牌号及应用][三、球墨铸铁的生产][四、球墨铸铁的热处理]

　 　一、球墨铸铁的组织和性能

    球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，目前已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。

    球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。

    球墨铸铁与灰口铸铁相比，C、Si含量较高，而Mn较低，对S、P的限制较严。其化学成分一般为：(3.5～3.8)%C，(2.0～3.0)%Si，(0.5～0.7)%Mn，<0.08%P，<0.02%S，(0.03～0.07)%Mg(此为无稀土元素时)，当有稀土元素存在时，则Mg可低些。

　　根据基体组织的不同，常用的球墨铸铁分为三种类型：铁素体球铁、铁素体―珠光体球铁及珠光体球铁，其显微组织如图所示。

铁素体球墨铸铁	铁素体－珠光体球墨铸铁	珠光体球墨铸铁
球墨铸铁的显微组织

　　球墨铸铁良好的机械性能是与其组织特点分不开的，在球铁中，石墨结晶成球状，对基体的割裂作用大为减小，基体强度的利用率达（70～90）%，抗拉强度不仅高于铸铁，甚至还高于碳钢，σ_b＝(400～600)MPa，σ_s＝(300～400)MPa。屈强比σ_s/σ_b为0.7～0.8，比钢约高40%左右。塑性、韧性比灰口铸铁大大提高，δ＝(1.5～10)%，经热处理最高可达δ＝(20～25)%。

　　球墨铸铁不仅具有远远超过灰铁的机械性能，而且同样也具有灰铁的一系列优点。如良好的铸造性能、减摩性、切削加工性及低的缺口敏感性等。甚至在某些性能方面可与锻钢相媲美，如疲劳强度大致与中碳钢相似，耐磨性优于表面淬火钢等。此外，球铁还可适应各种热处理，使其机械性能提高到更高的水平。因此。球铁一出现就得到迅速的发展。它可代替部分钢作较重要的零件，对实现以铁代钢、以铸代锻起重要的作用，具有较大的经济效益。例如，珠光体球铁常用于制造曲轴、连杆、凸轮轴、机床主轴、水压机气缸、缸套、活塞等。铁素体球铁用于制造压阀、机座、汽车后桥壳等。

　　二、球墨铸铁的牌号及应用

    球墨铸铁牌号由“QT”(“球铁”两字汉语拼音字首) 和两组数字组成，前一组数字表示最低抗拉强度，后一组数字表示最低伸长率。如QT500-07，表示抗拉强度最低值为500MPa，伸长率最低值为7%的球墨铸铁。球墨铸铁的牌号、性能和用途见表21-3。

　　 三、球墨铸铁的生产

    球铁的生产中要严格控制铁水的化学成分，S、P含量愈低愈好。选择适合的球化剂和孕育剂，球化剂的作用是使石墨结晶时呈球状析出，最常用的是稀土镁合金和稀土硅铁镁，加入量为铁水的（1～1.6）%。镁是重要的球化元素，但密度小(1.74g/cm^３) ，沸点低(1120℃)，若直接加到铁水中，将立即沸腾，镁的回收率低，且易出事故。稀土元素的球化作用比镁弱，但有强烈的脱硫、去气能力，还能细化组织，改善铸造性能。孕育剂的作用是促进铁水的石墨化，防止产生白口。由于镁和稀土元素都是阻止石墨化的元素，球化同时需加孕育剂。孕育剂为75%硅铁，加入量为铁水重量的（0.4～1.0）%，同时要掌握好球化处理和热处理工艺。

　　球化处理常用的方法是冲入法，处理时，先将球化剂放到铁水包低部的堤坝内，上面铺以硅铁粉和稻草灰，并压紧，以延缓铁水与球化剂的作用，防止球化剂上浮，提高吸收率。

　　开始时先将铁水包容量的1/2～1/3铁水冲入包内，使球化剂与铁水发生反应，然后冲入其余铁水，经搅拌扒渣后，即可浇注。

　　将球化剂置于浇注系统中特制的反应室内进行球化处理的工艺称为型内球化，是近年来球化工艺的新发展。镁的利用率高，质量稳定，并适合流水作业生产等优点。

    因球化处理时铁水温度有所降低，为保证流动性，应使铁水的出炉温度高些。

　　四、球墨铸铁的热处理

    由于球铁基体组织与钢相同，球铁石墨又不易引起应力集中，因此它具有较好的热处理工艺性能。凡是钢可以采用的热处理，在理论上对球铁都适用。常用的热处理方法有以下几种：

　　1.退火

    目的是为了获得高塑性、韧性的铁素体球铁。如汽车、拖拉机的底盘铸件需进行退火处理。

　　2.正火

    目的是增加基体组织中珠光体的含量，并使其细化，提高铸铁的强度、硬度和耐磨性，如发动机的缸套、滑座和轴套等铸件均要进行正火。

　　此外，还能将铸态珠光体球铁进行调质和等温淬火，以获得高的强度和硬度，但是都只适宜于小件。