鑄鐵是工業(yè)上廣泛應(yīng)用的一種鑄造金屬材料，它具有優(yōu)良的工藝性能和使用性能，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。高強(qiáng)度鑄鐵和特殊性能鑄鐵還可以代替部分昂貴的合金鋼和有色金屬材料。經(jīng)過離子滲氮處理的鑄鐵在耐磨耐蝕等情況下使用性能更優(yōu)越，經(jīng)濟(jì)效益可觀。
1.鑄鐵材料特點(diǎn)
鑄鐵中的碳和硅很高，一部分碳以石墨狀態(tài)下存在阻礙氮的擴(kuò)散，而硅固溶在鐵素體形成了含硅鐵素體，滲氮時(shí)形成硅的氮化物，同樣也阻礙氮的擴(kuò)散，因此鑄鐵形成后的滲氮層很困難，滲氮時(shí)間需很長(zhǎng)?；诣T鐵含有大量石墨，存在疏松、氣孔等缺陷，滲氮對(duì)氮原子擴(kuò)散起機(jī)械阻礙作用。由于鑄鐵在滲氮溫度下長(zhǎng)時(shí)間加熱，工件變形和降低基體性能，需要加以避免。另外鑄鐵中石墨常含有油污雜質(zhì)，粗糙的鑄鐵表面和組織缺陷都會(huì)造成鑄鐵離子滲氮升溫時(shí)突然脫氣，影響正常的輝光放電，因此鑄鐵件屬于難清洗的工件。鑄鐵模具離子滲氮前的凈化處理是重要工序。
2.原始組織
鑄鐵離子滲氮處理前的基體組織為鐵素體、鐵素體+珠光體、珠光體或細(xì)珠光體。不同基體組織的鑄鐵經(jīng)過離子滲氮后，其化合物層和擴(kuò)散層厚度不同，擴(kuò)散層硬度也不同?；诣T鐵組織和成分也不均勻，石墨呈片狀造成滲氮后鑄鐵表面化合物層不均勻，滲氮層硬化效果也不如球墨鑄鐵。球墨鑄鐵石墨呈球狀且分布均勻，基體組織和成分也比較均勻，因此滲氮后鑄鐵表面化合物層也比較均勻。而鑄鐵表面滲氮后形成的化合物層是鑄鐵具有高耐磨性和抗咬合性的關(guān)鍵。必須指出，大型高精度長(zhǎng)壽命鑄鐵模具應(yīng)采用合金化的高強(qiáng)度球墨鑄鐵制造。
球墨鑄鐵最佳離子滲氮的基體組織應(yīng)是珠光體，但球墨鑄鐵中，大顆粒球狀石墨對(duì)鑄鐵總體強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響，并在滲氮層與基體界面上成為內(nèi)部缺口，在表面引起滲氮表面粗糙度增加。因此分布均勻的細(xì)球狀石墨，才可以得到最好的滲氮效果。
3.化合物層
鑄鐵離子滲氮后的化合物層基本上由三種相組成，根據(jù)鑄鐵成分、原始組織不同和處理工藝條件變化，個(gè)相數(shù)量相應(yīng)變化。
鑄鐵離子滲氮后的化合物層硬度可達(dá)800~1100HV，化合物層厚度可達(dá)4~15um。
4.擴(kuò)散層
硅是氮化物形成元素，滲氮時(shí)形成Si3N4，尤其當(dāng)鑄鐵中含Si、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Mg、Ce及Al等氮化物形成元素時(shí)，擴(kuò)散層彌散硬度效果更加明顯。含Cr、Ni、Mo的高強(qiáng)度合金鋼滲氮效果更好，而添加合金元素的球墨鑄鐵離子滲氮效果更加突出。
5.尺寸變化
鑄鐵模具離子滲氮特點(diǎn)之一變形極小，滲氮后可以直接使用，也可稍加拋光后提高模具表面光潔度。但需注意強(qiáng)化陰極濺射對(duì)鑄鐵尺寸和表面粗糙度的影響。
鑄鐵在500~600攝氏度下長(zhǎng)時(shí)間加熱Fe3C會(huì)分解，產(chǎn)生鐵素體引起鑄件尺寸長(zhǎng)大和變形。實(shí)踐證明，球墨鑄鐵在580攝氏度滲氮不超過6h，不會(huì)引起Fe3C石墨化，即不會(huì)引起鑄鐵尺寸長(zhǎng)大。因此，只要選用適當(dāng)滲氮溫度，在滲氮時(shí)間范圍內(nèi)充分延長(zhǎng)滲氮時(shí)間，可得到較深較硬的滲氮層，而不引起鑄鐵件的尺寸變化。
A股代碼：002530
參與 GB/T34883-2017 離子滲氮國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定
參與 GB/T34883-2017 離子滲氮國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定
全國(guó)服務(wù)熱線
400-6577-217
400-6577-217
