球墨铸铁的辉光离子渗金属
球墨铸铁的辉光离子渗金属是一种特殊的复合材料，它将硅钢和碳钢混合在一起，并在表面进行离子渗金处理，从而形成了一层抗腐蚀、耐磨性良好的金属膜。
球墨铸铁由于具有较高的强度和耐磨性，广泛应用于冶金、制造业和工程机械的零部件制造。特别是在发动机内部，由于发动机的高温高压环境，传统的钢材往往不能保证其耐久性，而球墨铸铁就可以满足这一要求。
球墨铸铁在离子渗金处理中，采用了一种称为“辉光离子渗金”的技术，即使用较小电压（2~10V），在温度低于120℃的条件下，将表面覆盖一层金属膜。所渗透的金属膜厚度一般在1~15um之间，具有良好的抗腐蚀性和耐磨性。
辉光离子渗金的主要原理是，在电极表面施加的低电压和电流，使得离子和电子在金属表面形成“辉光效应”，从而导致金属表面的极化，金属离子可以沉积在金属表面上，从而形成了一层薄膜。
辉光离子渗金具有许多优点，例如：薄膜厚度均匀，渗金时间短，渗金温度低，抗腐蚀性能优良，表面光洁度高。此外，由于操作方便、成本低廉，因此辉光离子渗金技术在各种金属表面处理中得到了广泛应用。
综上所述，球墨铸铁的辉光离子渗金技术具有较高的耐磨性和抗腐蚀性，具有良好的应用前景，将在未来的工业发展中发挥重要作用。
第三章球墨铸铁 第一节球墨铸铁的结晶过程 一球墨铸铁冷却曲线特点 为了讨论问题的方便，首先按图3—1说明球墨铸铁冷却曲线特征值的符号。T EN为共晶初生晶核及其有限生长的温度，T EU为大量共晶生长开始的温度，T ER为回升引起的共晶最高温度，T S为固相线温度。 图3—1 说明球墨铸铁冷却曲线特征值符号的示意图 图3—2 球铁原铁水、镁处理的球铁和后孕育球铁冷却曲线的比较图3—2分别代表球铁原铁水、镁处理的球铁和后孕育球铁的冷却曲线。把球铁原铁水同镁处理的球铁冷却曲线进行对比，有如下差别： 经镁处理的铸铁在出现T EN后，由于镁的存在，阻滞了共晶石墨继续长大，因此T EU 比原铁水的更低。试验说明，当共晶回升温度（T ER－T EU）一定时，则球化率随共晶过冷（T EN－T EU）的增加而增高；其次随共晶过冷的增加，组织中的碳化物也增多。因此可以把共晶过冷或大量共晶生长开始温度T EU作为判断球墨铸铁有无碳化物和预报球化率的一个特征值。 随着共晶转变的进一步发展，大量共晶生成，释放出大量结晶潜热，从而形成一个温
度回升引起的最高共晶温度T ER。试验表明，共晶回升温度（T ER－T EU）是判断球墨铸铁球化率的主要特征值。回升温度越大，球化级别越低。其次，回升温度还同石墨球数密切相关，过冷和回升温度增大，石墨球数增加。原铁水的回升温度虽然也不大，但是它的共晶转变最低温度却比处理后的球铁高得多，因而就能把球铁和片状石墨铸铁区别开来。 由图3－2还可以看出，球铁的冷却曲线，其尾部的曲率比原铁水小，这个特征也是判断球化率的一个重要判据。曲线尾部曲率越大，则球化率越差。 二、球状石墨的析出 过去认为，球墨是从过饱和奥氏体壳里析出或由渗碳体高温分解析出。今年来，大量实验资料证明，球状石墨主要是从液态铸铁中析出的。 判断石墨是从液态析出的最直接的方法是液淬法，即在不同的液态温度下将球铁水以极快的冷却速度进行激冷，固定铁水在某一温度时的组织，观察球墨的析出。试验结果发现：在用Ni—Mg处理的铸铁中，球墨最先从液态析出，在共晶温度以上或共晶温度都能从液态铸铁中析出自由石墨球。 三、共晶生长的特点 球状石墨可以和奥氏体直接从熔体中析出。试验证实，无论在亚共晶或共晶成分的球墨铸铁中，首批小石墨球在远高于平衡共晶转变温度就已形成，这是不平衡条件所造成的，但随着温度的下降，有的小石墨球会重新解体，而有的则能长大成球，随着这一过程的进行，又会重新出现新的小石墨球，说明石墨球的成核可在一定的温度范围内进行。 球状石墨的共晶过程在相当程度上是属于“变态”的共晶，一般称之为离异共晶，因为在整个共晶转变的相当长一段时间内，球状石墨和奥氏体两个相析出的格局是：石墨在先，奥氏体在后，两个相没有平滑的共同结晶前沿，而且在时间和场合上都是分离的。 四、结晶对球铁缩孔和缩松的影响 球墨铸铁形成缩孔及缩松的倾向都很大。这是和其凝固特性及共晶团的生长方式密切相关的。球墨铸铁以离异共晶的方式进行共晶转变。其凝固方式是内外几乎是同时进行的粥样凝固，因而容易形成显微缩松。由于呈粥样凝固，铸件在共晶转变期间要持续很长的时间，球墨铸铁的共晶凝固时间可比普通灰铸铁延长1倍还多。另外，球墨铸铁在共晶过程中，每个石墨球的奥氏体外壳之间相互接触，当石墨球长大时，导致共晶转变的石墨化膨胀力传递至铸型壁，型壁发生移动，增大了球墨铸铁产生缩孔或缩松的倾向。 第二节球墨铸铁的组织与性能特点 球墨铸铁的正常组织是细小圆整的石墨球加金属基体，在铸态条件下，金属基体通常是铁素体与珠光体的混合组织，由于二次结晶条件的影响，铁素体通常位于石墨球的周围，形成“牛眼”组织，通过不同的热处理手段，可很方便地调整球铁的基体组织，以满足各种服役条件的要求。表3—1列出球墨铸铁的牌号及力学性能。 表3—1 球墨铸铁的力学性能
球墨铸铁 球墨铸铁是指铁液经球化处理后，使石墨大部或全部呈球状形态的铸铁。 与灰铸铁比较，球墨铸铁的力学性能有显著提高。因为它的石石墨呈球状，对基体的切割作用最小，可有效地利用基体强度的70％～80％灰铸铁—般只能利用基体强度的30％。球墨铸铁还可以通过合金化和热处理，进一步提高强韧性、耐磨性、耐热性和耐蚀性等各项性能。球墨铸铁自1947年问世以来，就获得铸造工作者的青睐，很快地投入了工业性生产。而且，各个时期都有代表性的产品或技术。20世纪50年代的代表产品是发动机的球墨铸铁曲轴，20世纪60年代是球墨铸铁铸管和铸态球墨铸铁，20世纪70年代是奥氏体-贝氏体球墨铸铁，20世纪80年代以来是厚大断面球墨铸铁和薄小断面轻量化、近终型球墨铸铁。 如今，球墨铸铁已在汽车、铸管、机床、矿山和核工业等领域获得广泛的应用。据统计，2000年世界的球墨铸铁产量已超过1500万吨o 球墨铸铁的牌号是按力学性能指标划分的，国标GB/T 1348－1988《球墨铸铁件》中单铸试块球墨铸铁牌号，见表1。 表1xx试块球墨铸铁牌号 牌号 QT400－18 QT400－15 QT450－10 QT500－7 QT600－3 QT700－2 QT800－2抗拉强度Rm
MPa 400 400 450 500 600 700 800断后伸长率A％18 15 107322布氏硬度 HBW 130～180 130～180 160～210 170～230 190～270 225～305 245～335主要金相组织 铁素体铁素体+珠光体+铁素体珠光体或回火组织贝氏体或回火组织QT900－～360
球墨铸铁技术 球墨铸铁是一种具有优良机械性能的灰口铸铁。一般在浇注之前，在铁液中加入少量球化剂（通常为镁、稀土镁合金或含铈的稀土合金）和孕育剂（通常为硅铁），使铁水凝固后形成球状石墨。此种铸铁的强度和韧性比其他铸铁高，有时可代替铸钢和可锻铸铁（ｍａｌｌｅａｂｌｅｃａｓｔｉｒｏｎ），在机械制造工业中得到了广泛应用。球墨铸铁在国外是１９４７年用于工业生产的。 b．铸件要进行100%尺寸检验。 c．外观检查，磁粉（MT）、超声波（UT）及射线透照（RT）等无损探伤检验。每件RT供货规范为ASTM-F186。 3．生产中的难点 此类铸件因断面厚大冷却缓慢，金属液体凝固时间长，铸件内部很容易产生缩松。 生产铁素体球墨铸铁时，为了获得较高的抗拉强度、屈服强度和延伸率，以往均要进行铁素体化热处理，热处理温度是根据铸态组织中是否存在游离渗碳体或珠光体，而采用900-950℃的高温热处理。但生产成本高，工艺复杂，生产周期长，给生产组织以及交货期带来非常大的困难，这就要求必须在铸态下获得铁素体基体。因此生产这种材料的难点主要有以下几方面： a．铸件要进行指定区域的射线探伤，如何解决铸件的内部缩松；
b．如何保证在铸态下获得铁素体基体90%以上； c．如何使材料有足够的抗拉强度和屈服强度； d．如何获得足够的延伸率（>18%），在合金化处理后,获得规定的延伸率； c．采用最优的合金化处理工艺； 三．厚大断面铸态铁素体球墨铸铁件的质量控制技术 1．化学成份的控制 1）C、Si、CE的选择 由于球状石墨对基体的削弱作用很小，故球墨铸铁中石墨数量的多少，对力学性能的影响不显著，当含碳量在3.2%~3.8%范围内变化时，对力学性能无明显的影响。所以过程中确定碳硅含量时，主要考虑保证铸造性能，将碳当量选择在共晶成分左右。具有共晶成分的铁液的流动性能最好，形成集中缩孔的倾向大，铸件组织的致密度高。但碳当量过高时，容易产生石墨漂浮的同时，一定程度上对球化有影响，主要表现在要求的残余Mg量高。使铸铁中夹杂物的数量增多，降低铸铁性能。 硅球墨铸铁中使铁素体增加的作用比灰铸铁大，所以硅含量的高低，直接影响球墨铸铁基体中的铁素体量。硅在球墨铸铁中对性能的影响很大，主要表现在硅对基体的固溶强化作用的同时，硅能细化石墨，提高石墨球的圆整度。所以球铁中的硅含量的提高，很大程度上提高强度指标，降低韧性。球墨铸铁经过球化处理过的铁液有较大的结晶过冷和形成白口倾向，硅能够减少这
球墨铸铁铸造工艺 1、金属炉料的要求 1.1各种入炉金属炉料必须明确成份，除回炉铁和废钢由炉前配料人员根据炉料状况确定外，螺纹钢不准加入球铁中。其余炉料必须具备化学成份化验单方可使用，同时应保证炉料、合金干燥。1.2防止有密闭容器混入炉料中。 1.3所有炉料应按配料单过称。 2.1球墨铸铁化学成分 2.2球墨铸铁单铸试样力学性能（GB/T1348-1988）
3.熔炼过程化学成分和机械性能控制范围： 3.1熔炼过程化学成分控制范围 3.1.2球墨铸铁熔炼过程化学成分控制范围 3.2机械性能控制范围符合2.2、2.4标准 4.1配料：加料按（2200kg）根据材质和回炉料情况选择下表其中一种配比。（注意：如果是其他增碳剂，则增碳剂加入量增加10%） 4.2加料顺序： 200kg新生铁或回炉料-1/3增碳剂-废钢-1/3增碳剂-废钢-1/3增碳剂-新生铁-回炉料。 增碳剂不准一次加入.防止棚料. 6冶炼要求
6.1加料顺序：新生铁-废钢加满炉-增碳剂-废钢-回炉料。 6.2熔化完毕，温度升到1380℃左右清除铁水表面的渣，取原铁水化学成分。 6.3根据成分标准加合金或其他原料调整化学成分。成份不合格不准出铁水 6.4测温，根据铸件工艺要求要求确定出铁温度， 6.5出铁水前扒渣干净。 6.6小铸件要用0.5-1吨包分包出铁或球化 7球墨铸铁的孕育和球化处理 7.1孕育剂选用75SiFe,加入方法为随流加入。 7.2球化处理材料的技术要求参见下表(有特殊要求的球化剂按专项规定). 7.3球铁处理方法 7.3.1球化处理采取冲入法 7.3.2将球化处理材料按球化剂-孕育剂（1/3的硅铁粒）-0.1%增碳剂-聚渣剂-铁板的顺序层状加入铁水包底的一边，每加入一种材料需扒平,椿实。 7.3.3铁水冲入位置应是放置合金等材料的另一边，防止铁水直接冲击合金。先出2/3铁水球化。 7.3.4球化反应结束后，再出余下的铁水1/3。剩余2/3 Si75孕育剂硅铁粒随在出剩余铁水均匀加入。孕育后必须搅拌铁水。 7.3.5铁水反应平静后，搅拌，扒渣取样，检查是否球化，如球化不良，禁止浇注。 8球化质量的炉前检验 8.1三角试片检验方法：试片截面25mm（宽）X 50mm（高），冷至暗红色，取出淬水，若断口呈银灰色，中间明显缩松，三边凹缩，悬击有钢音，浸水有电石味，则球化良好。 8.2观察铁水表面：铁水表面平静，覆盖一层皱皮，温度下降，出现五颜六色浮皮，则球化良好；表面翻腾严重，氧化皮极少，且集中在中央，则未球化，处理好的铁水，应迅速扒渣浇注，防止球化衰退。 9浇注 9.1准备好泥球。及时堵住漏箱。 9.2铁水浇注温度：根据铸件工艺要求确定 9.3球铁浇注前放0.2%的大块硅铁在铁水表面,进行随流孕育. 9.4连续浇注，不得断流。始终保持浇口杯充满2/3左右。
球墨铸铁简介： 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，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。 析出的石墨呈球形的铸铁。球状石墨对金属基体的割裂作用比片状石墨小，使铸铁的强度达到基体组织强度的70～90％，抗拉强度可达120kgf/mm2，并且具有良好的韧性。球墨铸铁除铁外的化学成分通常为：含碳量 3.6～3.8％，含硅量2.0～3.0％，含锰、磷、硫总量不超过1.5％和适量的稀土、镁等球化剂。 制造步骤： （一）严格要求化学成分，对原铁液要求的碳硅含量比灰铸铁高，降低球墨铸铁中锰，磷，硫的含量 （二）铁液出炉温度比灰铸铁更高，以补偿球化，孕育处理时铁液温度的损失（三）进行球化处理，即往铁液中添加球化剂 （四）加入孕育剂进行孕育处理 （五）球墨铸铁流动性较差，收缩较大，因此需要较高的浇注温度及较大的浇注系统尺寸，合理应用冒口，冷铁，采用顺序凝固原则 （六）进行热处理
球墨铸铁中所含的化学成分及其含量对性能的影响 球墨铸铁化学成分主要包括碳、硅、锰、硫、磷五种元素。对于一些对组织及性能有特殊要求的铸件，还包括少量的合金元素。为保证石墨球化，球墨铸铁中还须含有微量的残留球化元素。以下就球墨铸铁中所含的化学成分及其含量对性能的影响做详细的阐述： 1、碳的作用和影响： 碳是球墨铸铁的基本元素，碳高有助于石墨化。由于石墨呈球状后石墨对机械性能的影响已减小到最低程度，球墨铸铁的含碳量一般较高，在3.5～3.9%之间，碳当量在4.1～4.7%之间。铸件壁薄、球化元素残留量大或孕育不充分时取上限；反之，取下限。将碳当量选择在共晶点附近不仅可以改善铁液的流动性，对于球墨铸铁而言，碳当量的提高还会由于提高了铸铁凝固时的石墨化膨胀提高铁液的自补缩能力。但是，碳含量过高，会引起石墨漂浮。 2、硅的作用和影响 在球墨铸铁中，硅是第二个有重要影响的元素，它不仅可以有效地减小白口倾向，增加铁素体量，而且具有细化共晶团，提高石墨球圆整度的作用。但是，硅提高铸铁的韧脆性转变温度，降低冲击韧性，因此硅含量不宜过高，尤其是当铸铁中锰和磷含量较高时，更需要严格控制硅的含量。 3、硫的作用和影响 硫是一种反球化元素，它与镁、稀土等球化元素有很强的亲合力，硫的存在会大量消耗铁液中的球化元素，形成镁和稀土的硫化物，引起夹渣、气孔等铸造缺陷。球墨铸铁中硫的含量一般要求小于0.06%。 4、磷的作用和影响
金属热处理，渗碳，渗氮，发黑发蓝等处理金属热处理，渗碳，渗氮，发黑发 蓝等处理 金属热处理: 1.金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却，通过改变金属材料表面或内部的组织结构来控制其性能的一种工艺。 2.金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 3.钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 4.热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。 5.加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。 6.金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。
7.加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。 8.冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。 9.金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。 10.整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺，也称为"四把火"。 退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。 正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 淬火是将工件加热保温后，在水、油或其他无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。
离子氮化是一种能够显著提高钢铁零件表面硬度﹑耐磨损﹑耐疲劳和耐侵蚀性能的化学热处置工艺。 将欲处置零件置于真空炉体内，在真空条件下，往炉内充以稀薄的含氮气体（如氨气或氮氢混合气体）。零件接离子电源阴极，炉体接阳极，阴阳极接数百伏直流电压。由于电场作用，炉内稀薄气体被电离，氮离子定向撞击阴极（零件），零件表面产生辉光放电并被加热。在必然气氛和必然温度下，零件表面复合、吸收氮原子，形成高浓度的含氮层并向心部扩散，通过一段时刻，取得工艺要求所需要的氮化层。 离子氮化工艺由于其节能﹑省气﹑效率高﹑质量好﹑无污染等优势，在动力﹑机床﹑石化机械﹑轻纺机械﹑摸具等行业中取得了普遍应用。 设备要紧用于机械零件的离子氮化、离子氮碳共渗(软氮化)等离子化学热处置工艺，使
机械零件表面改性，取得所需要的机械性能和物理化学性能。 成套设备由离子电源﹑真空炉体﹑真空取得系统﹑测控温系统﹑供气系统组成。 离子电源分为直流离子电源和脉冲离子电源。 .直流离子电源 直流离子电源要紧包括整流变压器﹑可控整流电路﹑L-C 振荡灭弧电路﹑截止反馈电路﹑操纵电路。 脉冲离子电源是在直流离子电源的基础上加装由 IGBT 元件及操纵电路组成的斩波器，通过斩波取得占空比可调的脉冲电流。脉冲离子电源与直流离子电源相较，能较好地改善空心阴极效应。 脉冲离子电源是在每一个工作周内（频率为1KHZ时，周期为1ms）电流回零，辉光熄灭一次，因此提高了灭弧效率。 脉冲离子电源能实现电压、电流的独立调剂，能滿足不同的工艺要求。
脉冲离子电源与直流离子电源相较，节能在15%-20%以上。 设备的真空炉体分井式（零件悬挂）、罩式（零件堆放）和综合式三种。 真空炉体由炉筒和炉底盘组成。 炉筒体用钢板焊接而成，为双层结构，中间可通水冷却。各密封面﹝槽﹞用真空橡胶密封圈密封。炉内装有不銹钢隔热屏﹑阴极盘。炉筒上开有观看窗。进气接口装在炉体顶部。 炉底盘上装有阴极输电接口﹑测温接口﹑测压接口﹑抽气接口等。 阴极输电装置由阴极杆、密封件、绝缘垫、繁重柱和气隙套组成。阴极引线通过阴极输电装置与阴极盘相联。 真空炉体必需有良好的密封，以保证工艺对真空度的要求。 依照加工零件尺寸和生产能力的要求，真空炉体必需有足够的工作容积。
球墨铸铁热处理的工艺_球墨铸铁热处理的目的 球墨铸铁组织中, 石墨呈球状, 对基体的削弱和破坏作用比片状石墨弱。球铁性能主要取决于基体组织, 石墨的影响居次要地位。以各种热处理方式改进球铁的基体组织, 即可程度不同地提高其力学性能。那么球墨铸铁热处理工艺是怎样的, 球墨铸铁热处理的方法有几种, 球 墨铸铁的热处理小编在下 文中做了详细介绍, 大家 一起来学习吧。 【球墨铸铁热处理的目 的】 除了可锻铸铁球墨铸铁 退火将渗碳体分解为团 絮状石墨外, 铸铁的热处理目的在于两方面。 一、时效 铸造过程中铸铁件由表及里冷却速度不一样, 形成铸造内应力, 若不消除, 在切削加工及使用过程中它会使零件变形甚至开裂。为释放应力常采用人工时效及自然时效两种办法。将铸件加热到大约500~560℃保温一定时间, 接着随炉冷取出铸件空冷, 这种时效为人工时效; 自然时效是将铸铁件存放在室外6~18个月, 让应力自然释放, 这种时效可将应力部分释放, 但因用的时间长, 效率低, 已不太采用。 二、改进铸铁件整体性能为目的热处理
为改进铸铁件整体性能常有消除白口退火, 提高韧性的球墨铸铁退火, 提高球 墨铸铁强度的正火、淬火等。 1.消除白口退火 普通灰口铸铁或球墨铸件表面或薄壁处在铸造过程中因冷却速度过快出现白口, 铸铁件无法切削加工。为消除白口降低硬度常将这类铸铁件重新加热到共析温度以上(一般880～900℃), 并保温1～2h( 若铸铁Si含量高, 时间可短) 进行退火, 渗碳体分解为石墨, 再将铸铁件缓慢冷却至400℃-500℃出炉空冷。在温度700-780℃, 即共析温度附近不宜冷速太慢, 以便渗碳体过多的转变为石墨, 降 低了铸铁件强度。 2.提高韧性的球墨铸 铁退火 球墨铸铁在铸造过程 中此普通灰口铸铁的 白口倾向大, 内应力 也较大, 铸铁件很难 得到纯粹的铁素体或 珠光体基体, 为提高 铸铁件的延性或韧性, 常将铸铁件重新加热 到900-950℃并保温 足够时间进行高温退火, 再炉冷到600℃出炉变冷。过程中基体中的渗碳体分解出石墨, 自奥氏体中析出石墨, 这些石墨集聚于原球状石墨周围, 基体全转换为
离子氮化硬度和深度 离子渗氮作为强化金属表面的一种利用辉光放电现象，将含氮气体电离后产生的氮离子轰击零件表面加热并进行 氮化，获得表面渗氮层的离子化学热处理工艺，广泛适用于铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢及钛合金等。零件经离子渗氮处理后，可显著提高材料表面的硬度，使其具有高的耐磨性、疲劳强度，抗蚀能力及抗烧伤性等。 如果氧化是在氮化结束后停炉过程中产生的，则仅影响外观质量，对渗层硬度、深度无影响。 1.离子氮化工艺技术的内涵及原理 离子氮化是为了提高工件表面耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温等性能，利用等离子辉光放电在离子氮化设备内制备氮化层的一种工艺方法。 离子氮化分三个阶段，第一阶段活性氮原子产生，第二阶段活性氮原子从介质中迁移到工件表面，第三阶段氮原子从工件表面转移到芯部。其中第一阶段电离和第三阶段扩散机制比较清楚，第二阶段活性氮原子如何从介质中迁移到工件表面的机理尚存争议，普遍认可的是“溅射-沉积”理论。具体原理为：高能离子轰击工件表面，铁原子脱离基体飞溅
出来和空间中的活性氮原子反应形成渗氮铁，渗氮铁分子凝聚后再沉积到工件表面。渗氮铁在一定的渗氮温度下分解成含氮量更低的氮铁化合物，释放出氮原子，渗氮铁不断形成为一定厚度的渗氮层。 2.离子氮化工艺技术的发展历史 （1）1932年德国人B.Berghaus发明。 3.离子氮化工艺技术的优点 （1）工件涂层可根据预期性能要求通过调节氮、氢及其他(如碳、氧、硫等)气氛的比例调整实现相组成调节。 （2）制备涂层时间是普通渗氮的三分之一到五分之一，效率高。 （3）制备过程十分清洁而无需防止公害，无需额外加热和检测设备，能够获得均匀的温度分布，能源消耗是气体渗氮的40~70%，节能环保；耗气量极少(仅为气体渗氮的百分之几),可大大减少离子氮化的常见缺陷；适用的材质和温度范围广泛。 （4）工件制备完涂层后可获得无氧化的加工表面，表面光洁度高，变形量小。
【关键字】精品 灰铸铁、球墨铸铁渗碳体的成因与防止 化学元素Ti 球墨铸铁 张文和，丁俊，聂富荣 (铸峰特殊合金有限公司销售公司，南京210002) 摘要：灰铸铁、球墨铸铁铸件生产过程中，往往出现游离渗碳体。本文从铸铁的常规化学成分；反石墨化元素；O、N、H气体元素；共晶团数；冷却速度；铸铁的熔炼；炉料遗传性；共晶最后阶段凝固特点等方面，阐述铸铁渗碳体出现的原因，并提出相应的防止措施。 关键词：渗碳体；石墨化；白口倾向；共晶团；孕育 铸铁凝固时，铁液按稳定系结晶，碳原子以石墨状态析出，铸铁断口呈灰色，得到灰铸铁；铁液按介稳定系结晶，碳原子与铁原子结合成碳化铁，断口呈白色，得到白口铸铁；介于两者之间，得到麻口铸铁。铸铁中碳原子聚合成石墨的过程，称石墨化。 灰铸铁共晶阶段冷却曲线如图1， TE1——稳定系共晶转变开始温度 TE——介稳定系共晶转变开始温度TE TEN——共晶生核开始温度 TEU——大量形核温度 TER——共晶回升温度最高值 TS——共晶转变终了温度 如果TEU>TE、TS>TE则得到全部灰口组织；如果TEN
球墨铸铁的成分 球墨铸铁是一种具有优异性能的铸铁材料，其成分对材料的性能有着重要的影响。本文将从球墨铸铁的成分出发，详细介绍球墨铸铁的组成及其对材料性能的影响。 1. 铁（Fe）是球墨铸铁的主要成分，通常占据了材料的绝大部分。铁的含量决定了球墨铸铁的基本性质，如强度和韧性。较高的铁含量可以提高球墨铸铁的机械性能，但过高的铁含量会使材料变脆。 2. 石墨（C）是球墨铸铁的另一个重要成分。石墨以球状存在于铁基体中，使球墨铸铁具有良好的韧性和耐磨性。石墨的形态和分布对球墨铸铁的性能有着重要影响。合适的石墨形态可以提高球墨铸铁的强度和韧性。 3. 硅（Si）是球墨铸铁中的一种重要合金元素。硅的含量对球墨铸铁的性能有着重要的影响。合适的硅含量可以提高球墨铸铁的强度和硬度，但过高的硅含量会降低材料的韧性。 4. 锰（Mn）是球墨铸铁中的另一种常见合金元素。锰的含量对球墨铸铁的组织和性能有着重要的影响。适量的锰可以提高球墨铸铁的韧性和强度，同时还可以改善材料的耐磨性和耐蚀性。 5. 磷（P）和硫（S）是球墨铸铁中的杂质元素。过高的磷含量会降低球墨铸铁的韧性和冲击韧性，而硫的含量对球墨铸铁的性能影响较小。因此，在球墨铸铁的生产中，通常需要控制磷的含量，并尽
量降低硫的含量。 6. 铜（Cu）和镍（Ni）是球墨铸铁中常见的合金元素。适量的铜和镍可以提高球墨铸铁的强度和耐磨性，同时还可以改善材料的耐蚀性。但过高的含量会增加材料的成本。 球墨铸铁的成分对材料的性能有着重要的影响。合理控制铁、石墨、硅、锰等元素的含量，可以获得优异的球墨铸铁性能。同时，需要注意控制磷和硫的含量，以避免对材料性能的负面影响。此外，适量添加铜和镍等合金元素，可以进一步提高球墨铸铁的性能。因此，在球墨铸铁的生产中，合理选择材料的成分，是获得理想性能的关键。
渗氮 渗氮，是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。如果在渗氮过程中同时渗入碳以促进氮的扩散，则称为氮碳共渗。常用的是气体渗氮和离子渗氮。 原理应用 渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。与渗碳工艺相比，渗氮温度比较低，因而畸变小，但由于心部硬度较低，渗层也较浅，一般只能满足承受轻、中等载荷的耐磨、耐疲劳要求，或有一定耐热、耐腐蚀要求的机器零件，以及各种切削刀具、冷作和热作模具等。渗氮有多种方法，常用的是气体渗氮和离子渗氮。 钢铁渗氮的研究始于20世纪初，20年代以后获得工业应用。最初的气体渗氮，仅限于含铬、铝的钢，后来才扩大到其他钢种。从70年代开始，渗氮从理论到工艺都得到迅速发展并日趋完善，适用的材料和工件也日益扩大，成为重要的化学热处理工艺之一。 气体渗氮
一般以提高金属的耐磨性为主要目的，因此需要获得高的表面硬度。它适用于38CrMoAl等渗氮钢。渗氮后工件表面硬度可达HV850～1200。渗氮温度低，工件畸变小，可用于精度要求高、又有耐磨要求的零件，如镗床镗杆和主轴、磨床主轴、气缸套筒等。但由于渗氮层较薄，不适于承受重载的耐磨零件。 气体参氮可采用一般渗氮法（即等温渗氮）或多段（二段、三段）渗氮法。前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变。温度一般在480～520℃之间,氨气分解率为15～30%,保温时间近80小时。这种工艺适用于渗层浅、畸变要求严、硬度要求高的零件，但处理时间过长。多段渗氮是在整个渗氮过程中按不同阶段分别采用不同温度、不同氨分解率、不同时间进行渗氮和扩散。整个渗氮时间可以缩短到近50小时，能获得较深的渗层，但这样渗氮温度较高，畸变较大。 还有以抗蚀为目的的气体渗氮，渗氮温度在 550～700℃之间,保温0.5～3小时，氨分解率为35～70%，工件表层可获得化学稳定性高的化合物层，防止工件受湿空气、过热蒸汽、气体燃烧产物等的腐蚀。 正常的气体渗氮工件，表面呈银灰色。有时，由于氧化也可能呈蓝色或黄色，但一般不影响使用。