三次渗碳体（从铁素体F中析出的渗碳体）

介绍

合金球铁中出现三次渗碳体，可通过重新热处理的方法使其粒化和聚集，以改善其性能。

众所周知，球铁加热并完全奥氏体化以后，在其冷却过程中，由于冷却速度的不同(如随炉冷却、风冷或喷雾冷却、油冷却等)，冷却后铸件的基体组织是不同的。

曾为外单位生产一批耐热合金球墨铸铁，在热处理过程中，由于冷却工艺不当，铸件组织中出现三次渗碳体，使铸件的综合机械性能恶化。为了在今后的工作中重视这一问题，以免给生产带来不必要的损失，特将在耐热合金球铁中出现三次渗碳体和产生的机理及挽救处理法作一介绍。

生产过程

生产的耐热合金球墨铸铁件，除铸件本身须经严格的外观质量检查外，它的化学成分，机械性能及金相组织等都要求甚严。该耐热合金球铁的化学成金相组织：铁素体大于80 %,硫化钼小于4%球化三级以上，其余为珠光体。供货状态：铸态或铁素体退火。

在首次试生产时，如果按需方提供化学成分的要求配料，终硅量可能偏高。尽管硅是强烈的石墨化元素，在铸铁中含硅量高，能获得大量的铸态铁素体组织。但是，硅量过高(>3.5%),由于总碳量减少，硅对石墨化作用反而减弱。同时，硅量过高还会使铸件发脆，降低韧性，并加剧石墨漂浮。因此，将炉前含硅量控制为2.5 -2. 0%,终硅量控制为3.5-3.3%(即大剂量孕育)，碳含量为3.5%-3.3%，含钥量为1.0%，球化利(自制的稀土硅铁镁合金)加入量为1.3%，处理方法为堤坝式冲入法，处理温度为1420℃(光学高温计测定)，两次孕育(首次孕育量占总孕量的7000 ),浇注温度为1320-1280℃。

首批生产的耐热合金球铁的化学成分，机械性能并对其作了金相分析。耐热合金球铁的化学成分、机械性能和金相组织均达到需方的供货耍求。

解决措施

尽管首批试生产的耐热合金球铁已基本满足要求，但由于该批铸件的形状比较特殊，为了满足铸件的成品工艺，在铸件外表面安置了几种不同形状的冷铁。因此，该批铸件又必须进行石墨化退火，方能使铸件同试块达到同一性能要求。在考虑石墨化退火工艺时，该牌号铸件中含有一定数量的铂，用含铝量达0.5%时具有抑制合金球铁回火脆性的作用，加上生产管理上的一些因素。经石墨化退火工艺后的试块再进行机械性能试验，金相分析和硬度测试，发现在铸件组织中，沿铁素体晶界上析出三次碳渗体。

从金相分析中看到，该铸铁的基体几乎全是铁素体，而在铁素体晶界上的小黑点就是析出的三次渗碳体。据分析和一些资料介绍，合金球铁在退火冷却进行奥氏体共析分解时，由于冷却缓慢，加上石墨化充分，共析分解产物为铁素体和石墨。

当再继续随炉缓慢冷却时，三次渗碳体就会沿铁素体晶界析出。冷却越缓慢，三次渗碳体就越明显。这种分布在铁素体晶界上的三次渗碳体，将会引起晶界脆性，恶化铸件的机械性能和综合力学性能。基于这种分析，在以后的高温石墨化退火过程中，未考虑含铝达0.5%时具有抑制合金球铁回火脆性的作用，而着重考虑如何不致使铸件组织中出现三次渗碳体，把退火工艺稍微作了改动。经这一工艺的改动，铸件组织中再也未发现三次渗碳体，铸件的机械性能和硬度均达到要求。

同时，对已出现三次渗碳体的铸件进行了重新热处理工艺试验，经重新热处理工艺试验的铸件再观察其金相组织和作机械性能及硬度检查，从金相分析中看到三次渗碳沐已基本呈粒状分布。

总结

1.合金球铁组织中沿铁素体晶界分布的三次渗碳体，有时会严重影响铸件的工艺性能(主要指冷加工成型性能)，降低综合力学性能。

2.当在合金球铁中出现了三次渗碳体时，可通过重新热处理的方法，使它粒化和聚集，以改善铸件的机械性能。

3.合金球铁高温石墨化退火在进行奥氏体的共析分解阶段，应在较高的温度区间施以足够时间的等温，待奥氏体完全转变后进行空冷，这样，即可完全避免在铸件中产生三次渗碳体。

4.尽管含钼量达0.5%时具有抑制合金球铁回火脆性的作用，但却不可忽略在合金球铁中产生三次渗碳体的问题。