珠光體球墨鑄鐵

珠光體球墨鑄鐵(Pearlite heat-resisting steel)基體組織中珠光體占80%以上的球墨鑄鐵（簡稱球鐵）。中國國家標準中QT600-2，QT700—2，QT800-2三種牌號球鐵屬於這一類型。這類球鐵通常採用正火處理獲得，也可用加入合金元素並配合工藝措施獲得。主要用於製造要求強度較高，具有一定疲勞強度和耐磨性能的零件，如柴油機曲軸、連桿等。

基本介紹

• 中文名：珠光體球墨鑄鐵
• 外文名：Pearlite heat-resisting steel
• 主要用於：有一定疲勞強度和耐磨性能的零件
• 化學成分：有碳、矽、錳、磷、硫、鉬和銅等

化學成分

含有碳、矽、錳、磷、硫、鉬和銅等。

碳和矽

為了保證有足夠數量的珠光體和適量的鐵素體組織，確保強度和韌性，選擇適當的碳當量至關重要，一般碳當量為4．4%～4．7%，含碳為3．7%～4．O%，含矽2．O%～2．5%；鑄態珠光體球鐵含矽量應取下限(見鑄鐵碳當量)。

錳、磷、硫

錳降低共析轉變溫度和細化珠光體，提高球鐵的強度、硬度與耐磨性。錳量過高(>1．8%)要產生滲碳體，以致降低了伸長率和衝擊韌性。錳偏析傾向較大，錳量過高將形成Mn3c或(Fe,Mn)3 C，沿晶界析出網狀碳化物，尤其是厚大鑄件，偏析更為嚴重，故不宜含錳過高。對於正火珠光體球鐵中小鑄件含錳量為0．6%～O．9%；大型鑄件低於0．5%。鑄態珠光體球鐵含錳也應低於O．5%，而依靠加銅穩定珠光體。一般球鐵的磷、硫含量應儘量低些。

鉬和銅

鉬增加過冷奧氏體的穩定性，使s曲線右移，提高球鐵的淬透性，改善厚大斷面鑄件的組織均勻性。加鉬O．2%～O．3%即可獲得細珠光體及索氏體組織，能細化石墨和共晶團使斷口緻密，明顯提高強度、硬度和耐磨性。銅在一次結晶時有石墨化作用，降低白口傾向。銅有降低共析轉變溫度和穩定奧氏體作用。共析轉變時，銅阻礙石墨化，促使奧氏體轉變為珠光體，因此，銅可增加鑄態珠光體數量。銅的加入量一般為O．5%左右。大斷面高強度球鐵件加入銅、鉬可以改善組織均勻性並提高強度。珠光體球鐵體的化學成分舉例如表1.熱處理鑄態珠光體球鐵不需要進行熱處理，節約能源、降低成本，避免了熱處理變形，也縮短了生產周期。一般採用加銅或鉬促進珠光體的生成和穩定。小型鑄件也可以通過控制矽錳含量和冷卻速度獲得珠光體組織。

除鑄態球鐵靠合金化獲得外，一般通過熱處理手段獲得。通過熱處理消除組織中一次滲碳體，使粗大的珠光體、鐵素體轉變為細珠光體，使組織均勻並消除內應力。

圖1無滲碳體時的正火工藝(1)普通正火。目的是獲得珠光體或索氏體球鐵。鑄態組織珠光體<80%～90%時施行，可獲得珠光體為主要基體組織，但有少量牛眼狀鐵素體。鑄態組織無滲碳體、三元或複合磷共晶時可採用圖1無滲碳體時的正火工藝。鑄態組織滲碳體≥3%、有三元或複合磷共晶時可採用圖2有滲碳體時的正火工藝。

圖2有滲碳體時的正火工藝(2)部分奧氏體化正火。目的與普通正火相似，但可通過控制破碎鐵素體數量改善韌性，獲得良好的強度。例如用於含磷稍高(≤0．13%)的球鐵，可以獲得珠光體與破碎狀鐵素體的混合基體。與普通正火不同之處在於它不是在共析轉變溫度以上充分保溫使完全奧氏體化後正火，而是在共析轉變溫度範圍內，即上下臨界溫度之間保溫，僅發生部分奧氏體化後正火，因此沿晶界形成破碎狀鐵素體，其數量取決於部分奧氏體化溫度和時間。溫度越靠近共析轉變上臨界溫度，破碎鐵素體越少也細小，強度提高、韌性降低。鑄態組織無滲919碳體、三元或複合磷共晶時可採用圖3無滲碳體的部分奧氏體化正火工藝。

鑄態組織滲碳體>3%、有三元或複合磷共晶時應先在高溫時使其分解，再爐冷至共析轉變溫度範圍內部分奧氏體化後正火，其工藝示於圖4。

注意部分奧氏體化溫度與含矽量有關，此處指含Si2%～3%時適用的溫度