[其他]鐵素體可鍛鑄鐵熱浸滲滲鋁-低溫石墨化工藝

無效

• 申請號: 85106684
• 申請日: 1985-09-03
• 公開（公告）號: CN85106684B
• 公開（公告）日: 1988-07-06
• 發明（設計）人: 陳永明;郎本智;何明奕;吳勇生;李勝長
• 申請（專利權）人: 昆明工學院科研處
• 主分類號: C22C33/08
• 分類號: C22C33/08;C23C3/12;C21D5/14
• 代理公司: 云南省專利事務所
• 代理人: 程韻波

一種采用低溫石墨化退火工藝生產表面有滲鋁層的鐵素體黑心可鍛鑄鐵的方法。

傳統的可鍛鑄鐵件如線路金具、管件等是采用熱浸鍍鋅來進行表面防護的。但近年來發展出熱浸滲鋁技術，已經在上述產品上廣泛應用。這是因為：

1.熱浸滲鋁形成的保護層有抗含硫、有機酸類、鹽、硝酸和磷酸等化合物的腐蝕性大氣的腐蝕能力。能抵抗硫化氫、二氧化硫、二氧化碳、碳酸、硝酸、液氨、水氣的腐蝕，尤其是抗硫化氫的腐蝕能力最為顯著。可以應用于電力、石油、化工、冶金等方面的器械、管道和容器的表面防護。

2.鋁的氧化層具有難熔的特性，這個氧化層與鐵之間存在一個具有較高導熱率的過渡層，使得在高溫下的破壞得以降低到最低程度。可以在高于鋁的熔點以上使用，穩定工作溫度可達950℃。

3.在鋁層和鋅層厚度相同的情況下，鋅的重量要比鋁高2.6倍;而在大氣腐蝕中的耐腐蝕性，鋁層則比鋅層高3～5倍。由此可以推之，采用熱浸滲鋁可以延長工件的使用壽命，降低熱鍍的成本，減輕工件的重量，增加工作的可靠性。

4.在鋁液中加入多種合金元素，改變鍍層的化學成分，可以有針對地提高鍍層抗某類腐蝕的能力。

生產具有滲鋁層的可鍛鑄鐵件的一般的生產工藝可分為三個獨立的工藝過程;鑄件的生產，鑄件的熱浸滲鋁，滲鋁層的擴散退火過程。

鑄件首先澆注成亞共晶白口鐵的坯件，然后進行二個階段的石墨化熱處理。第一階段一般要在900～960℃溫度范圍內退火10～20小時;隨后隨爐冷卻到共析轉變溫度以下約720～750℃。退火20～40小時。經過上述二階段石墨化退火以后，白口組織中的滲碳體分解完畢，最終得到鐵素體基體和團絮狀石墨的組織。

經過退火熱處理獲得了鐵素體基體加團絮狀石墨化的組織的鑄件。進行表面機械清理去除氧化皮和其他粘附物，再進行化學清洗和鍍前處理，最后放入680～950℃的鋁或是鋁合金液中進行熱浸滲鋁，得到表面滲鋁的鑄件。

由于熱浸滲鋁得到的鋁層與鑄件的表面附著較差，而且在浸鍍過程中在鑄件表面上形成的實際上是一個由鋁和各種鋁鐵合金相組成的多層狀組織，機械性能不高，在受力條件下會開裂形成脫落。因此鍍鋁以后的鑄件要在700～1050℃范圍內進行擴散退火，使表面的含鋁量降低，使滲鋁層增厚20%，同時降低了整個滲鋁層的脆性，提高滲鋁層與鐵基的附著強度。

采用上述的傳統工藝存在著以下缺點：

1.鑄件要經過高溫石墨化退火（900～960℃）能耗較大，而且常常因為工件過燒，形成氧化白邊，工件變形較大等原因造成退火廢品。

2.為了防止高溫退火造成工件氧化，鑄件須放在封閉的退火箱中，退火箱由于暴露在爐氣中，氧化、燒損十分嚴重。

3.采用高溫退、火爐及其附屬設備損壞較快。

4.由于高溫退火形成的氧化皮較厚，鍍鋁前機械和化學處理費用較高。

5.由生產鑄件到擴散退火完畢，各工序不易銜接，生產控制不易，并有重復加熱過程如擴散退火，增加了能耗和勞動力。

針對上述存在的問題，近年已發展出白口坯件熱浸滲鋁，石墨化-擴散退火同步進行的工藝，即：澆注出亞共晶白口的鑄件毛坯后就進行熱浸滲鋁處理，把表面鍍有鋁層的白口鑄件放入退火爐中進行石墨化退火，同時也對鍍鋁層起到了擴散退火的作用。這種工藝的優點在于減少了工藝步驟，便于生產管理控制，由于退火處理時工件的表面已有一層抗氧化的滲鋁層，基本可以避免因氧化脫碳造成廢品，退火爐無須進行嚴格的氣氛控制，此外減少了一次加熱過程，節省了能源和勞力。

但是，這種工藝仍然不能擺脫傳統的第一階段高溫石墨化過程。生產鐵素體基體的可鍛鑄鐵件，要在900～1000℃溫度范圍保溫18～24小時，使共晶滲碳體分解，然后隨爐冷卻到780～880℃范圍保溫30～60小時使共析滲碳體分解，最終得到鐵素體基體和團絮狀石墨的具有滲鋁保護層的鑄件。該工藝的退火曲線見圖1。由于要在高溫900～1000℃范圍內退火，總的退火周期較長（48～84小時）。仍舊不能認為是最經濟的退火方法。而且，因為高溫造成的鑄件過燒廢品，退火爐及設備的損壞仍然不能免除。

本發明的主要目的就是為了消除減輕上述諸工藝缺點和不足。

按照本發明提供的低溫石墨化-滲鋁層擴散熱處理新工藝，應包括以下幾個生產控制環節：

1.鑄件的原鐵水化學成分應控制在：

碳（C）量2.5～2.7%;

硅（Si）量1.6～1.7%;