[其他]铁素体可锻铸铁热浸渗渗铝-低温石墨化工艺

说明书

本发明采用冲天炉熔炼化学成分控制在碳（Ｃ）２．５～２．７％，硅（Ｓｉ）１．６～１．７％，锰（Ｍｎ）＝１．７Ｓ＋（０．０５～０．２５）％，磷（Ｐ）小于０．２％，硫（Ｓ）小于０．２％，铬小于０．０６％，炉前采用“硅－铋－铝”复合孕育，二次孕育或型内孕育处理的方法获得白口铸件，在７８０～８５０℃热浸镀铝后在７２０～７５０℃温度范围，３５～５０小时内一次退火获得表面有渗铝层的铁素体黑心可锻铸铁件。这些产品可在高温和强腐蚀条件下代替传统的热镀锌可锻铸铁产品。

一种采用低温石墨化退火工艺生产表面有渗铝层的铁素体黑心可锻铸铁的方法。

传统的可锻铸铁件如线路金具、管件等是采用热浸镀锌来进行表面防护的。但近年来发展出热浸渗铝技术，已经在上述产品上广泛应用。这是因为：

1.热浸渗铝形成的保护层有抗含硫、有机酸类、盐、硝酸和磷酸等化合物的腐蚀性大气的腐蚀能力。能抵抗硫化氢、二氧化硫、二氧化碳、碳酸、硝酸、液氨、水气的腐蚀，尤其是抗硫化氢的腐蚀能力最为显著。可以应用于电力、石油、化工、冶金等方面的器械、管道和容器的表面防护。

2.铝的氧化层具有难熔的特性，这个氧化层与铁之间存在一个具有较高导热率的过渡层，使得在高温下的破坏得以降低到最低程度。可以在高于铝的熔点以上使用，稳定工作温度可达950℃。

3.在铝层和锌层厚度相同的情况下，锌的重量要比铝高2.6倍;而在大气腐蚀中的耐腐蚀性，铝层则比锌层高3～5倍。由此可以推之，采用热浸渗铝可以延长工件的使用寿命，降低热镀的成本，减轻工件的重量，增加工作的可靠性。

4.在铝液中加入多种合金元素，改变镀层的化学成分，可以有针对地提高镀层抗某类腐蚀的能力。

生产具有渗铝层的可锻铸铁件的一般的生产工艺可分为三个独立的工艺过程;铸件的生产，铸件的热浸渗铝，渗铝层的扩散退火过程。

铸件首先浇注成亚共晶白口铁的坯件，然后进行二个阶段的石墨化热处理。第一阶段一般要在900～960℃温度范围内退火10～20小时;随后随炉冷却到共析转变温度以下约720～750℃。退火20～40小时。经过上述二阶段石墨化退火以后，白口组织中的渗碳体分解完毕，最终得到铁素体基体和团絮状石墨的组织。

经过退火热处理获得了铁素体基体加团絮状石墨化的组织的铸件。进行表面机械清理去除氧化皮和其他粘附物，再进行化学清洗和镀前处理，最后放入680～950℃的铝或是铝合金液中进行热浸渗铝，得到表面渗铝的铸件。

由于热浸渗铝得到的铝层与铸件的表面附着较差，而且在浸镀过程中在铸件表面上形成的实际上是一个由铝和各种铝铁合金相组成的多层状组织，机械性能不高，在受力条件下会开裂形成脱落。因此镀铝以后的铸件要在700～1050℃范围内进行扩散退火，使表面的含铝量降低，使渗铝层增厚20%，同时降低了整个渗铝层的脆性，提高渗铝层与铁基的附着强度。

采用上述的传统工艺存在着以下缺点：

1.铸件要经过高温石墨化退火（900～960℃）能耗较大，而且常常因为工件过烧，形成氧化白边，工件变形较大等原因造成退火废品。

2.为了防止高温退火造成工件氧化，铸件须放在封闭的退火箱中，退火箱由于暴露在炉气中，氧化、烧损十分严重。

3.采用高温退、火炉及其附属设备损坏较快。

4.由于高温退火形成的氧化皮较厚，镀铝前机械和化学处理费用较高。

5.由生产铸件到扩散退火完毕，各工序不易衔接，生产控制不易，并有重复加热过程如扩散退火，增加了能耗和劳动力。

针对上述存在的问题，近年已发展出白口坯件热浸渗铝，石墨化-扩散退火同步进行的工艺，即：浇注出亚共晶白口的铸件毛坯后就进行热浸渗铝处理，把表面镀有铝层的白口铸件放入退火炉中进行石墨化退火，同时也对镀铝层起到了扩散退火的作用。这种工艺的优点在于减少了工艺步骤，便于生产管理控制，由于退火处理时工件的表面已有一层抗氧化的渗铝层，基本可以避免因氧化脱碳造成废品，退火炉无须进行严格的气氛控制，此外减少了一次加热过程，节省了能源和劳力。