珠光体球墨铸铁(Pearlite heat-resisting steel)基体组织中
珠光体占80%以上的球墨铸铁(简称球铁)。
中国国家标准中QT600-2,QT700—2,QT800-2三种牌号球铁属于这一类型。这类球铁通常采用
正火处理获得,也可用加入合金元素并配合工艺措施获得。主要用于制造要求强度较高,具有一定疲劳强度和耐磨性能的零件,如柴油机
曲轴、连杆等。
为了保证有足够数量的
珠光体和适量的
铁素体组织,确保强度和韧性,选择适当的
碳当量至关重要,一般碳当量为4.4%~4.7%,含碳为3.7%~4.O%,含硅2.O%~2.5%;铸态珠光体球铁含硅量应取下限(见
铸铁碳当量)。
锰降低
共析转变温度和细化
珠光体,提高球铁的强度、硬度与耐磨性。锰量过高(>1.8%)要产生
渗碳体,以致降低了
伸长率和
冲击韧性。锰
偏析倾向较大,锰量过高将形成Mn3c或(Fe,Mn)3 C,沿
晶界析出
网状碳化物,尤其是厚大铸件,偏析更为严重,故不宜含锰过高。对于
正火珠光体球铁中小铸件含锰量为0.6%~O.9%;
大型铸件低于0.5%。铸态珠光体球铁含锰也应低于O.5%,而依靠加铜稳定珠光体。一般球铁的磷、硫含量应尽量低些。
钼增加
过冷奥氏体的稳定性,使s曲线右移,提高
球铁的
淬透性,改善厚
大断面铸件的组织均匀性。加钼O.2%~O.3%即可获得细
珠光体及
索氏体组织,能细化石墨和
共晶团使断口致密,明显提高强度、硬度和耐磨性。铜在一次结晶时有
石墨化作用,降低白口倾向。铜有降低
共析转变温度和稳定奥氏体作用。共析转变时,铜阻碍石墨化,促使奥氏体转变为珠光体,因此,铜可增加铸态珠光体数量。
铜的加入量一般为O.5%左右。大断面高强度球铁件加入铜、钼可以改善组织均匀性并提高强度。珠光体球铁体的化学成分举例如表1.热处理铸态珠光体球铁不需要进行热处理,节约能源、降低成本,避免了热处理变形,也缩短了
生产周期。一般采用加铜或钼促进
珠光体的生成和稳定。小型铸件也可以通过控制
硅锰含量和
冷却速度获得珠光体组织。
除铸态球铁靠
合金化获得外,一般通过热处理手段获得。通过热处理消除组织中一次
渗碳体,使粗大的珠光体、
铁素体转变为细珠光体,使组织均匀并消除
内应力。
图1无渗碳体时的
正火工艺(1)普通正火。目的是获得
珠光体或
索氏体球铁。
铸态组织珠光体<80%~90%时施行,可获得珠光体为主要基体组织,但有少量牛眼状铁素体。铸态组织无
渗碳体、三元或复合磷
共晶时可采用图1无渗碳体时的
正火工艺。铸态组织渗碳体≥3%、有三元或复合磷共晶时可采用图2有渗碳体时的正火工艺。
图2有渗碳体时的正火工艺(2)部分
奥氏体化正火。目的与普通正火相似,但可通过控制破碎
铁素体数量改善韧性,获得良好的强度。例如用于含磷稍高(≤0.13%)的球铁,可以获得
珠光体与破碎状铁素体的混合基体。与普通正火不同之处在于它不是在
共析转变温度以上充分保温使完全
奥氏体化后正火,而是在共析转变温度范围内,即上下临界温度之间保温,仅发生部分奥氏体化后正火,因此沿
晶界形成破碎状铁素体,其数量取决于部分奥氏体化温度和时间。温度越靠近共析转变上临界温度,破碎
铁素体越少也细小,强度提高、韧性降低。
铸态组织无渗919碳体、三元或复合磷
共晶时可采用图3无
渗碳体的部分
奥氏体化正火工艺。
铸态组织渗碳体>3%、有三元或复合磷共晶时应先在高温时使其分解,再炉冷至
共析转变温度范围内部分奥氏体化后正火,其工艺示于图4。