铸铁及其表面热处理工艺的种类

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对于铸造工程师以及机械结构设计工程师而言，热处理是一项非常有意义，而具甚高价值用以改进材料品质的方法，借热处理可以改变或影响铸铁的组织及性质，同时可以获得更高的强度、硬度，而改善其磨耗抵抗能力等等。

由于目的不同热处理的种类非常多，基本主要可分成两大类，第一类是组织构造不会经由热处理而发生变化或者也不应该发生改变的，第二则是基本的组织结构发生变化者。第一热处理程序，主要用于消除内应力，而此内应力系在铸造过程中由于冷却状况及条件不同而引起。组织、强度及其它机械性质等，不因热处理而发生明显变化。对于第二类热处理而言，基地组织发生了明显的改变，可大致分为五类：(1)软化退火：其目的主要在于分解碳化物，将其硬度降低，而提高加工性能，对于球状石磨铸铁而言，其目的在于获得具有甚高的肥力铁组织。(2)正常化处理：主要用改进或是使完全是波来铁组织的铸品获得均匀分布的机械性质。(3)淬火：主要为了获得更高的硬度或磨耗强度，同时的到甚高的表面耐磨特性。(4)表面硬化处理：主要为获得表面硬化层，同时得到甚高的表面耐磨特性。(5)析出硬化处理：主要是为获得高强度而伸长率并不因而发生激烈的改变。

(1) 铸铁之种类：

铸铁可以当作是一种在基地上含有高硅与高碳成分的钢，同时有石墨与雪明碳铁散布在基地内部，此石墨与雪明碳铁系在凝固过程中晶析出来，而此类析出物可以称为共晶石墨或共晶碳化物。基地内主要含石墨者称之为灰铸铁，主要含雪明碳铁者称之为白铸铁，如果在基地内，同时含有石墨与雪明碳铁，一般可称之为混合式铸铁。白铸铁由于具有很高的硬度与脆性，所以用途较少，主要还是用于耐磨材料。灰铸铁的主要性质，是共晶石墨的形状与大小而定，而这些石墨无法经由热处理予以改进。事实上，具有非常低的强度及硬度。石墨析出的形状，无法在以热处理加以改变，最多在热处理过程中，令碳化物分解，游离出来碳形成石墨。

一般而言灰铸铁内的石墨，主要以层次状析出，可称为层次状石墨铸铁。若将铁水与镁及稀土金属可以使石墨在凝固过程中以球状析出，此类铸铁称之为球状石墨铸铁，在完全相同的石墨数量下，此种基地组织状况，对于材料性质则有甚大的影响，球状石墨铸铁，所具有的性质与基地相同的钢接近，故其强度可以提高至380~1000N/ ，弹性模数亦比灰铸铁高出很多，而伸长率可提高到30%，如果以镁合金处属处理的份量不足则不会形成球状的石墨，而形成累积性的石墨称之为蠕虫状石墨其特性大致介于灰铸铁和球状铸铁之间。

(2) 铸铁之正常化处理

正常化处理的目的是不论铸造组织为何，均令基地上形成波来铁组织，此外经过正常化处理可细化波来铁，相对于铸造组织，韧性不降低而可获的甚高的强度，此外正常化处理可使材料达到均质化的目的，对于合金性铸铁而言，可使其强度、韧性同时提高，正常化处理的第一个阶段，事实上就是石墨化退火，因此经过正常化处理后，原则上应无共晶碳化物的存在，由于铸件的基地组织在经过正常化处理以后将完全为波来铁。