鑄鐵及其表面熱處理工藝的種類

鑄鐵及其表面熱處理工藝的種類
　　對于鑄造工程師以及機械結構設計工程師而言，熱處理是一項非常有意義，而具甚高價值用以改進材料品質的方法，借熱處理可以改變或影響鑄鐵的組織及性質，同時可以獲得更高的強度、硬度，而改善其磨耗抵抗能力等等。
　　由于目的不同熱處理的種類非常多，基本主要可分成兩大類，第一類是組織構造不會經由熱處理而發生變化或者也不應該發生改變的.第二則是基本的組織結構發生變化者。第一類熱處理程序，主要用于消除內應力，而此內應力系在鑄造過程中由于冷卻狀況及條件不同而引起。組織、強度及其它機械性質等，不因熱處理而發生明顯變化。對于第二類熱處理而言，基地組織發生了明顯的改變，可大致分為五類：(1)軟化退火：其目的主要在于分解碳化物，將其硬度降低，而提高加工性能，對于球狀石磨鑄鐵而言，其目的在于獲得具有甚高的肥力鐵組織。(2)正常化處理：主要用于改進或是使完全是波來鐵組織的鑄品而獲得均勻分布的機械性質。(3)淬火：主要為了獲得更高的硬度或磨耗強度，同時的到甚高的表面耐磨特性。(4)表面硬化處理：主要為獲得表面硬化層，同時得到甚高的表面耐磨特性。(5)析出硬化處理：主要是為獲得高強度而伸長率并不因而發生激烈的改變。
　　(1)鑄鐵之種類：
　　鑄鐵可以當作是一種在基地上含有高硅與高碳成分的鋼，同時有石墨與雪明碳鐵散布在基地內部，此石墨與雪明碳鐵系在凝固過程中晶析出來，而此類析出物可以稱為共晶石墨或共晶碳化物。基地內主要含石墨者稱之為灰鑄鐵，主要含雪明碳鐵者稱之為白鑄鐵，如果在基地內，同時含有石墨與雪明碳鐵，一般可稱之為混合式鑄鐵。白鑄鐵由于具有很高的硬度與脆性，所以用途較少，主要還是用于耐磨材料。灰鑄鐵的主要性質，是共晶石墨的形狀與大小而定，而這些石墨無法經由熱處理予以改進。事實上，具有非常低的強度及硬度。石墨析出的形狀，無法在以熱處理加以改變，最多在熱處理過程中，令碳化物分解，游離出來碳形成石墨。
　　一般而言灰鑄鐵內的石墨，主要以層次狀析出，可稱為層次狀石墨鑄鐵。若將鐵水與鎂及稀土金屬可以使石墨在凝固過程中以球狀析出，此類鑄鐵稱之為球狀石墨鑄鐵，在完全相同的石墨數量下，此種基地組織狀況，對于材料性質則有甚大的影響，球狀石墨鑄鐵，所具有的性質與基地相同的鋼接近，故其強度可以提高至380~1000N/，彈性模數亦比灰鑄鐵高出很多，而伸長率可提高到30%，如果以鎂合金屬處理的份量不足則不會形成球狀的石墨，而形成累積性的石墨稱之為蠕蟲狀石墨其特性大致介于灰鑄鐵和球狀鑄鐵之間。
　　(2)鑄鐵之正常化處理
　　正常化處理的目的是不論鑄造組織為何，均令基地上形成波來鐵組織，此外經過正常化處理可細化波來鐵，相對于鑄造組織，韌性不降低而可獲的甚高的強度，此外正常化處理可使材料達到均質化的目的，對于合金性鑄鐵而言，可使其強度、韌性同時提高，正常化處理的第一個階段，事實上就是石墨化退火，因此經過正常化處理后，原則上應無共晶碳化物的存在，由于鑄件的基地組織在經過正常化處理以后將完全成為波來鐵了的。