铸铁之软化退火处理
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作者：热处理工业炉；
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发布时间：2014-11-30
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铸铁之软化退火处理
灰铸铁与球状石墨铸铁软化退火，事实上是一种针对碳化物分解的热处理，对非合金性及低合金铸铁而言，铁碳所形成的碳化物并非是一种稳定相，在高温中经过一段足够长的时间，碳化物分解成为石墨、肥力铁或沃斯田铁，此类分解过程就是一般所谓的软化热处理，同时也是製造展性铸铁的主要程序，灰铸铁裡的碳化物主要分两类，第一类是在凝固过程中形成的共晶碳化物(Eutectic Carbide)，一般称之为自由碳化物(Free Carbide)。软化处理主要分成两个步骤，及第一段石墨化及第二段石墨化，共晶碳化物之分解为第一段石墨化，波来铁分解为肥力铁与石墨之步骤为第二段石墨化。图2-2所示为软化处理时间-温度曲线，如果波来铁分解时予以非常缓慢的冷却，则同时可达到弛力退火的效果。
第一段石墨化处理的目的在於消除共晶雪明碳铁，因此当灰铸铁或者球状石墨铸铁，再凝固过程中，石墨形成不完全，大部分都会形成共晶雪明碳铁，在铸件的角落和锐边处，由於冷却速率较快，或以金属模铸造时激冷效果均会產生共晶雪明碳铁，另当硅的含量不够，或接种的处理不良都会產生硬点，或形成碳化物，如果铸铁内具碳化物的稳定元素，儒Cr、V或太高之锰含量时，也会形成相同的结果，如果是由於成分的配合不恰当，晶界形成共晶碳化物，则铸件的肉原对碳化物之形成不会產生之影响，此类碳化物在某一个温度范围内相当的不稳定，其分解速度随著温度的降低而急速的减小，且随著温度的升高而急速的增加。第一段石墨化的温度不宜太低，其温度范围大约在850℃至950℃之间，对球状石墨铸铁而言，由於需要较高的韧性，因此温度不宜超过920℃，以免发生沃斯田铁初晶，退火的时间必须加长，退火时间的长短不仅由退火温度来决定，同时需考虑铸铁的种类成分，甚至要考虑碳化物的种类，一般而言退火时间可由2~15小时，为了避免脱碳，同时考虑经济上的效益，退火时间应儘可能地缩短，石墨化元素如硅及微量的铜可加速雪明碳铁的分解，而碳化物的稳定元素，如铬、铝、铜，在正常情况下会严重地延迟石墨化的时间。
第二段石墨化处理的目的是消除或减少波来铁，其主要作用在於分解波来铁，或者经过第一段石墨化处理后，在冷却过程中，防止波来铁的再形成，第二段石墨化处理可见图2-1中，应与第一段石墨化裡共同进行，假如无共晶碳化物存在，也可单独进行，主要的执行步骤，是在变态温度以下非常缓慢的冷却，或者在变态温度以下保持一段时间，对球状石墨铸铁而言，肥粒铁化后的组织对性质有非常大的影响，对灰铸铁而言，肥粒铁系的组织单使材料变软而已，雪明碳铁的分解速率随著温度之增加而增加，此现象与第一段石墨化处理结果相似。温度超过变态温度范围，则有部分的组织发生沃斯田铁化，冷却时，可在次形成波来铁，当温度超过 600℃时，波来铁分解非常迅速。直到其完全分解为止，退火时间需要8至12小时，当温度超过某一临界点时，此肥粒铁的生长速率会得到相反的效果，可见要完全成肥粒铁化所需要的退火时间在4~24小时之间，温度则在680~740℃之间。
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