金属学与热处理 5.灰铸铁的孕育处理 灰铸铁的孕育处理是指在液态铁中加入一种物质(孕育剂)以促进外来晶核的形成或激 发自身晶核的产生,增大晶核数量,使石墨的析出能在比较小的过冷度下开始进行。其结 果是提高石墨析出的倾向,并得到均匀分布的细小的石墨,从而使铸铁具有良好的力学性 能和加工性能。把经过孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁 铁是最常使用的孕育剂,使用量占孕育剂总用量的70%~80%。我国硅铁一般分为 含硅45%、75%和85%三种,其中在铸造生产中比较多的使用含硅量为75%的硅铁作为孕 育剂,硅铁的粒度一般为3mm~10mm。对于壁厚为20mm~50mm的铸件,硅铁加入量为 铁液的质量的0.3%~07%。表8-2中HI250、HT300、HT350属于较高强度的孕育铸铁, 由于在铸造之前向铁液中加入了孕育剂,当加入铸铁液内后立即形成SO2的固体小质点, 铸铁中的碳以这些小质点为核心形成细小的片状石墨。结晶时石墨晶核数目增多,石墨片 尺寸变小,更为均匀地分布在基体中。所以其显微组织是在细珠光体基体上分布着细小片 状石墨。 生产中最常用的孕育剂加入方法为包内冲入法,其做法是将孕育剂预先放入包内,然 后冲入铁液。这种方法的主要优点是操作简单。但使用这种方法,孕育剂易氧化,烧损大, 孕育至浇注间隔时间长,孕育衰退严重 铸铁经孕育处理后不仅强度有较大提高,而且塑性和韧性也有所改善。同时,由于孕 育剂的加入,还可使铸铁对冷却速度的敏感性显著减少,使各部位都能得到均匀一致的组 织。所以孕育铸铁常用来制造力学性能要求较高、截面尺寸变化较大的铸件。如汽缸、曲 轴、凸轮、机床床身等 6.灰铸铁的热处理 热处理只能改变灰铸铁的基体组织,不能改变石墨的形态和分布,不能从根本上消除 片状石墨的有害作用,对提高灰铸铁整体力学性能作用不大。因此灰铸铁热处理的目的主 要用来消除铸件内应力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性等。 1)消除内应力退火 消除内应力退火又称人工时效,对于一些形状复杂和各部位壁厚不均匀以及尺寸稳定 性要求较高的重要铸件,如机床床身、柴油机汽缸等,浇注时因各个部位和表里的冷却速 度不同而存在温度差,以致引起弹-塑性转变的不同时,从而产生内应力。内应力在随后的 机械加工过程中,发生重新分布,也会进一步引起变形。为了防止变形和开裂,必须进行 消除内应力退火。 消除内应力退火,通常是将铸件以60℃/h~100℃/h的速度缓慢加热到弹-塑性转变温 度区(350℃~450℃)以上,保温一段时间,使铸件各部位和表里温度均匀,残余应力在此 加热温度下得到松弛和稳定化。然后以20℃/~40℃/h的冷却速度缓冷至200℃左右出炉 空冷,此时的铸件内应力能基本消除 2)消除铸件白口组织、降低硬度的退火 灰铸铁件表层和薄壁处产生白口组织难以切削加工,需要退火以降低硬度。退火在共 析温度以上进行,使渗碳体分解成石墨,所以又称高温退火。·170· 金属学与热处理 ·170· 5. 灰铸铁的孕育处理 灰铸铁的孕育处理是指在液态铁中加入一种物质(孕育剂)以促进外来晶核的形成或激 发自身晶核的产生，增大晶核数量，使石墨的析出能在比较小的过冷度下开始进行。其结 果是提高石墨析出的倾向，并得到均匀分布的细小的石墨，从而使铸铁具有良好的力学性 能和加工性能。把经过孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁。 硅铁是最常使用的孕育剂，使用量占孕育剂总用量的 70%～80%。我国硅铁一般分为 含硅 45%、75%和 85%三种，其中在铸造生产中比较多的使用含硅量为 75%的硅铁作为孕 育剂，硅铁的粒度一般为 3mm～10mm。对于壁厚为 20mm～50mm 的铸件，硅铁加入量为 铁液的质量的 0.3%～0.7%。表 8-2 中 HT250、HT300、HT350 属于较高强度的孕育铸铁， 由于在铸造之前向铁液中加入了孕育剂，当加入铸铁液内后立即形成 SiO2 的固体小质点， 铸铁中的碳以这些小质点为核心形成细小的片状石墨。结晶时石墨晶核数目增多，石墨片 尺寸变小，更为均匀地分布在基体中。所以其显微组织是在细珠光体基体上分布着细小片 状石墨。 生产中最常用的孕育剂加入方法为包内冲入法，其做法是将孕育剂预先放入包内，然 后冲入铁液。这种方法的主要优点是操作简单。但使用这种方法，孕育剂易氧化，烧损大， 孕育至浇注间隔时间长，孕育衰退严重。 铸铁经孕育处理后不仅强度有较大提高，而且塑性和韧性也有所改善。同时，由于孕 育剂的加入，还可使铸铁对冷却速度的敏感性显著减少，使各部位都能得到均匀一致的组 织。所以孕育铸铁常用来制造力学性能要求较高、截面尺寸变化较大的铸件。如汽缸、曲 轴、凸轮、机床床身等。 6. 灰铸铁的热处理 热处理只能改变灰铸铁的基体组织，不能改变石墨的形态和分布，不能从根本上消除 片状石墨的有害作用，对提高灰铸铁整体力学性能作用不大。因此灰铸铁热处理的目的主 要用来消除铸件内应力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性等。 1) 消除内应力退火 消除内应力退火又称人工时效，对于一些形状复杂和各部位壁厚不均匀以及尺寸稳定 性要求较高的重要铸件，如机床床身、柴油机汽缸等，浇注时因各个部位和表里的冷却速 度不同而存在温度差，以致引起弹-塑性转变的不同时，从而产生内应力。内应力在随后的 机械加工过程中，发生重新分布，也会进一步引起变形。为了防止变形和开裂，必须进行 消除内应力退火。 消除内应力退火，通常是将铸件以 60℃/h～100℃/h 的速度缓慢加热到弹-塑性转变温 度区(350℃～450℃)以上，保温一段时间，使铸件各部位和表里温度均匀，残余应力在此 加热温度下得到松弛和稳定化。然后以 20℃/h～40℃/h 的冷却速度缓冷至 200℃左右出炉 空冷，此时的铸件内应力能基本消除。 2) 消除铸件白口组织、降低硬度的退火 灰铸铁件表层和薄壁处产生白口组织难以切削加工，需要退火以降低硬度。退火在共 析温度以上进行，使渗碳体分解成石墨，所以又称高温退火