可锻铸铁及其应用特点

可锻铸铁是指将白口铸铁通过石墨化退火或氧化脱碳处理，改变其金相组织成分而获得的有一定韧性的铸铁。

在汽车、农业机械上常有一些截面较薄，工作中又受到冲击和振动的零件。若用灰铸铁制造则韧性不足，而铸钢的铸造性能差，又不能用锻造法生产，因此也不易获得合格产品，且价格较贵。在这种情况下，就要利用铸铁的优良铸造性能，先铸成一定化学成分的白口铸铁铸件，然后经过石墨可锻化退火处理，将Fe3C分解为团絮状的石墨，即获得可锻铸铁。但需注意，可锻铸铁并不可锻造。

（1）牌号及用途

可锻铸铁的牌号用KTH、KTZ和后面的两组数字表示，KT为“可锻”两字的汉语拼音字首，KTH表示黑心可锻铸铁，KTZ表示珠光体可锻铸铁，其后面的两组数字分别表示最低抗拉强度和最低断后伸长率。例如：KTH300-06表示黑心可锻铸铁，其最低抗拉强度Rm＝300MPa，最低断后伸长率A＝6%。常用可锻铸铁的牌号、力学性能、硬度如表9.3所示。

表9.3　常用可锻铸铁的牌号、力学性能、硬度

近年来，不少可锻铸铁件已被球墨铸铁件代替。但可锻铸铁的韧性和耐蚀性好，适宜制造形状复杂、承受冲击的薄壁铸件及在潮湿环境中工作的零件。如汽车、拖拉机的前后轮壳、减速器壳、转向机构等。与球墨铸铁相比其具有质量稳定、铁水处理简易、易于组织流水线生产等优点。

（2）组织及性能

可锻铸铁分为黑心（铁素体）可锻铸铁和珠光体可锻铸铁两种类型，如图9.8所示。(www.xing528.com)

把白口铸铁经高温石墨化退火，完成共晶渗碳体的分解以及随后自奥氏体中析出二次石墨的过程，称为石墨化的第一阶段（可锻铸铁因其含C、Si较少，石墨化退火前为亚共晶白口铸铁，故不存在一次渗碳体）；把奥氏体发生共析转变形成铁素体+石墨的过程，称为石墨化的第二阶段（低温退火）。

在退火中，如果这两个阶段都进行得很充分，将得到铁素体+团絮状石墨的组织，如图9.8（a）所示，即铁素体可锻铸铁。因其断口心部为铁素体基体，其上分布着大量的石墨而呈灰黑色，表层因退火时脱碳而呈灰白色，故又称黑心可锻铸铁。

如果完成了石墨化的第一阶段并析出二次石墨后以较快速度冷却（出炉空冷），使第二阶段的石墨化不能进行，则将得到珠光体可锻铸铁，如图9.8（b）所示。

由于团絮状石墨对金属基体的割裂作用大为减弱，故使可锻铸铁的强度、塑性、韧性较灰铸铁都有明显提高。

图9.8　可锻铸铁的显微组织

（a）铁素体可锻铸铁；（b）珠光体可锻铸铁

（3）生产过程

可锻铸铁的生产过程较为复杂，其退火时间长、生产率低、能耗大、成本较高。可锻铸铁的生产过程分为两步，第一步先铸成白口铸铁件，第二步再经高温长时间的可锻化退火，使渗碳体分解出团絮状石墨。首先要获得全白口组织的铸铁，如果铸态组织中出现了片状石墨，则在进行石墨化退火时，Fe3C分解的石墨将依附在片状石墨上长大，从而不能得到团絮状的石墨。为此，要适当降低C、Si等促进石墨化的元素含量，但也不能太低，否则会使退火时的石墨化困难，延长退火周期。C、Si含量的大致范围为ωC＝2.0%～2.6%、ωSi＝1.1%～1.6%。