黑心可鍛鑄鐵

黑心可鍛鑄鐵韌性非常高，綜合性能較好。可鍛鑄鐵是通過對白口鑄鐵的可鍛化退火處理得到的。可鍛化退火的時間較長，通過加入一定量的合金，來縮短可鍛化退火時間。將白口鑄鐵毛坯件在密封的退火爐中進行熱處理，在中性爐氣條件下退火時，得到的鑄鐵組織中有呈團絮狀的石墨存在。這種石墨雖不很圓整和緊密，但它對基體的割裂作用則比灰鑄鐵中的片狀石墨要小得多，因此它能使鑄鐵得到較高的強度及良好的韌性。鑄鐵的基體可以通過熱處理來加以控制，使之成為鐵素體或珠光體。通過用中頻感應電爐製備黑心可鍛鑄鐵坯料白口鑄鐵，製備單獨加入Bi和同時加入B-Bi合金來與未加入任何合金的試樣，石墨化退火後得到可鍛鑄鐵，對白口鑄鐵和可鍛鑄鐵進行組織觀察，並對鑄態和退火態試樣進行了拉伸性能測試 ^[1]  。

黑心可鍛鑄鐵的化學分析結果如圖1所示。

黑心可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線如圖2所示。試樣在中温箱式電阻爐中進行熱處理。把試樣先進行預温處理，即在400℃保温2h，然後升温到930℃，保温7-9h，爐冷到730℃，保温6-7h，再爐冷到650℃後出爐空冷 ^[2]  。

黑心可鍛鑄鐵的鑄態宏觀斷口為白色，石墨化退火後為灰黑色。在鑄態下得到白色網狀滲碳體+黑色部分珠光體組織（萊氏體+珠光體）；單加鉻的組織比不加合金元素的滲碳體要細小，加鉻和硼的滲碳體組織成細小網狀均勻分佈。石墨化退火組織為均勻的鐵素體+絮狀石墨。單加鉻的組織比不加合金元素的絮狀石墨要細小，加鉻和硼的組織為均勻細小絮狀石墨。

鉻的作用：加入量0.01-0.012%，其效果是：

a)鉻在鐵液凝固時強烈阻礙石墨化，可保證厚壁鑄件獲得白口組織。

b)處理後8-10min內須澆完，氧化而失效。

硼-鉻的作用：加入量0.0015-0.0025% ，Bi0.005%-0.008%，其效果是：

a)硼促進石墨化，尤其第二階段石墨化；增加石墨核心的作用超過鋁，故退火時可快速升温，不必低温預處理。硼過量，石墨鬆散。

b)適用於硅量較高的鐵液.石墨呈球團狀且緊密，力學性能好 ^[3]  。

拉伸選用微機控制電液伺服萬能試驗機進行實驗，試樣温度為室温（20℃），直徑為10mm，且均經過石墨化退火熱處理，黑心可鍛鑄鐵試樣分三組（A、B、C），A組為不加入任何合金的試樣，B組為加入0. 007% Bi的試樣，C組為加入0.007% Bi和0.002%的B的試樣。結果見表8。可見經硼鉻聯合處理的可鍛鑄鐵，抗拉強度提高到348. 7MPa，伸長率也滿足要求。主要是硼鉻加入後細化了可鍛鑄鐵中鐵素體的晶粒和促進了絮狀石墨細小化 ^[2]  。