三次滲碳體（從鐵素體F中析出的滲碳體）

介紹

合金球鐵中出現(xiàn)三次滲碳體，可通過重新熱處理的方法使其粒化和聚集，以改善其性能。

眾所周知，球鐵加熱并完全奧氏體化以后，在其冷卻過程中，由于冷卻速度的不同(如隨爐冷卻、風(fēng)冷或噴霧冷卻、油冷卻等)，冷卻后鑄件的基體組織是不同的。

曾為外單位生產(chǎn)一批耐熱合金球墨鑄鐵，在熱處理過程中，由于冷卻工藝不當(dāng)，鑄件組織中出現(xiàn)三次滲碳體，使鑄件的綜合機(jī)械性能惡化。為了在今后的工作中重視這一問題，以免給生產(chǎn)帶來不必要的損失，特將在耐熱合金球鐵中出現(xiàn)三次滲碳體和產(chǎn)生的機(jī)理及挽救處理法作一介紹。

生產(chǎn)過程

生產(chǎn)的耐熱合金球墨鑄鐵件，除鑄件本身須經(jīng)嚴(yán)格的外觀質(zhì)量檢查外，它的化學(xué)成分，機(jī)械性能及金相組織等都要求甚嚴(yán)。該耐熱合金球鐵的化學(xué)成金相組織：鐵素體大于80 %,硫化鉬小于4%球化三級(jí)以上，其余為珠光體。供貨狀態(tài)：鑄態(tài)或鐵素體退火。

在首次試生產(chǎn)時(shí)，如果按需方提供化學(xué)成分的要求配料，終硅量可能偏高。盡管硅是強(qiáng)烈的石墨化元素，在鑄鐵中含硅量高，能獲得大量的鑄態(tài)鐵素體組織。但是，硅量過高(>3.5%),由于總碳量減少，硅對(duì)石墨化作用反而減弱。同時(shí)，硅量過高還會(huì)使鑄件發(fā)脆，降低韌性，并加劇石墨漂浮。因此，將爐前含硅量控制為2.5 -2. 0%,終硅量控制為3.5-3.3%(即大劑量孕育)，碳含量為3.5%-3.3%，含鑰量為1.0%，球化利(自制的稀土硅鐵鎂合金)加入量為1.3%，處理方法為堤壩式?jīng)_入法，處理溫度為1420℃(光學(xué)高溫計(jì)測(cè)定)，兩次孕育(首次孕育量占總孕量的7000 ),澆注溫度為1320-1280℃。

首批生產(chǎn)的耐熱合金球鐵的化學(xué)成分，機(jī)械性能并對(duì)其作了金相分析。耐熱合金球鐵的化學(xué)成分、機(jī)械性能和金相組織均達(dá)到需方的供貨耍求。

解決措施

盡管首批試生產(chǎn)的耐熱合金球鐵已基本滿足要求，但由于該批鑄件的形狀比較特殊，為了滿足鑄件的成品工藝，在鑄件外表面安置了幾種不同形狀的冷鐵。因此，該批鑄件又必須進(jìn)行石墨化退火，方能使鑄件同試塊達(dá)到同一性能要求。在考慮石墨化退火工藝時(shí)，該牌號(hào)鑄件中含有一定數(shù)量的鉑，用含鋁量達(dá)0.5%時(shí)具有抑制合金球鐵回火脆性的作用，加上生產(chǎn)管理上的一些因素。經(jīng)石墨化退火工藝后的試塊再進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)，金相分析和硬度測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在鑄件組織中，沿鐵素體晶界上析出三次碳滲體。

從金相分析中看到，該鑄鐵的基體幾乎全是鐵素體，而在鐵素體晶界上的小黑點(diǎn)就是析出的三次滲碳體。據(jù)分析和一些資料介紹，合金球鐵在退火冷卻進(jìn)行奧氏體共析分解時(shí)，由于冷卻緩慢，加上石墨化充分，共析分解產(chǎn)物為鐵素體和石墨。

當(dāng)再繼續(xù)隨爐緩慢冷卻時(shí)，三次滲碳體就會(huì)沿鐵素體晶界析出。冷卻越緩慢，三次滲碳體就越明顯。這種分布在鐵素體晶界上的三次滲碳體，將會(huì)引起晶界脆性，惡化鑄件的機(jī)械性能和綜合力學(xué)性能。基于這種分析，在以后的高溫石墨化退火過程中，未考慮含鋁達(dá)0.5%時(shí)具有抑制合金球鐵回火脆性的作用，而著重考慮如何不致使鑄件組織中出現(xiàn)三次滲碳體，把退火工藝稍微作了改動(dòng)。經(jīng)這一工藝的改動(dòng)，鑄件組織中再也未發(fā)現(xiàn)三次滲碳體，鑄件的機(jī)械性能和硬度均達(dá)到要求。

同時(shí)，對(duì)已出現(xiàn)三次滲碳體的鑄件進(jìn)行了重新熱處理工藝試驗(yàn)，經(jīng)重新熱處理工藝試驗(yàn)的鑄件再觀察其金相組織和作機(jī)械性能及硬度檢查，從金相分析中看到三次滲碳沐已基本呈粒狀分布。

總結(jié)

1.合金球鐵組織中沿鐵素體晶界分布的三次滲碳體，有時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響鑄件的工藝性能(主要指冷加工成型性能)，降低綜合力學(xué)性能。

2.當(dāng)在合金球鐵中出現(xiàn)了三次滲碳體時(shí)，可通過重新熱處理的方法，使它?；途奂?，以改善鑄件的機(jī)械性能。

3.合金球鐵高溫石墨化退火在進(jìn)行奧氏體的共析分解階段，應(yīng)在較高的溫度區(qū)間施以足夠時(shí)間的等溫，待奧氏體完全轉(zhuǎn)變后進(jìn)行空冷，這樣，即可完全避免在鑄件中產(chǎn)生三次滲碳體。

4.盡管含鉬量達(dá)0.5%時(shí)具有抑制合金球鐵回火脆性的作用，但卻不可忽略在合金球鐵中產(chǎn)生三次滲碳體的問題。