可鍛鑄鐵石墨化工藝的節能改造

      可鍛鑄鐵的熱處理是可鍛鑄鐵生產中一個很重要的環節。可鍛鑄鐵的鑄態是硬而脆的白口組織，必須經過處理使之轉變為具有延性的高強度鑄鐵。這個熱處理過程實際上是使顯微組織中的滲碳體分解成為合適形態及分布的石墨。從熱力學觀點來看，這種石墨化工藝既可以是從奧氏體狀態下進行，也可以是將珠光體分解成為石墨加鐵素體，前者在較高的溫度下進行，后者則在奧氏體轉變溫度以下進行。
      采用較高的退火溫度和較長的保溫時間來進行石墨化，不僅會大大增加能耗提高成本、而且會造成鑄件氧化嚴重、設備壽命縮短等問題。長期以來，人們致力于研究縮短退火周期或降低退火溫度，就是以節能為主要目的。
然而，如果要在奧氏體轉變溫度以下進行石墨化，由于珠光體的分解過程必須經固溶體的擴散才能完成，而碳在Fe中的固溶度很低，故以往的論著一般認為，當溫度低于奧氏體轉變溫度時，動力學條件將限制石墨化過程，滲碳體分解過于緩慢，所以幾乎可以認為這一分解反應實際上不能進行.
     近年來的研究證明，上述傳統觀念是不恰當的。試驗證明，經孕育處理后的感應爐鐵水試樣，其固相石墨化速度大大提高，而孕育處理以稀士合金********。稀土鎂硅鐵合金和稀土硅鐵合金處理后的試樣，在550℃就開始析出石墨。作為比較，用氯化鈉處理的試樣則在700℃左右才開始有石墨析出。經稀土鎂硅鐵合金和稀土硅鐵合金孕育處理后的電爐鐵水澆注試樣，在到達820℃保溫溫度時，試樣的石墨履蓋率已達到90%以上，相比之下，沖天爐鐵水澆注的試樣石墨覆蓋率只有60%。
     有工作用正交試驗法考察多種孕育劑對固態石墨化的影響，結果表明，用Si-Fe,Bi,Al復合試劑來孕育鐵水是目前能實現生產應用的快速低溫石墨化的最有效的處理方法。
      研究表明，Si-Fe,Bi,Al復合孕育的結果導致可鍛鑄鐵白口組織結構發生顯著變化，其中珠光體組織中的滲碳體片的厚度變薄，且形態紊亂，出現彎折或重疊生長的現象，少數區域滲碳體片層消失；組織中位錯密度明顯增加。同時，Si元素在鑄鐵組織內形成較大幅度的成分起伏。上述各種變化是促進在奧氏體轉變溫度以下實現固態石墨化的重要因素。具有這些組織變化特點的白口鑄鐵在低于奧氏體轉變溫度的條件下（720℃）保溫，可在26小時內實現全部石墨化.。相比之下，采用目前工業生產普遍使用的Al一Bi孕育方法的試樣，將保溫時間延長到40個小時后，盡管其組織已發生明顯變化，但共晶滲碳體仍基本不發生分解。
     低溫石墨化是近期出現的一種新工藝，由于其所需保溫溫度低于傳統觀點的下限，滲碳體轉變不經奧氏體擴散完成，故不可能用傳統的石墨化機理來解釋其過程。其機理還有待研究。