[科普中国]-石墨化退火

简介

石墨化退火的目的是使铸铁中渗碳体分解为石墨和铁素体。 石墨化退火的理论基础：根据相稳定的自由能计算，铸铁中渗碳体是介稳定相，石墨是稳定相，渗碳体在低温时的稳定性低于高温。因此从热力学的角度看，渗碳体在任一温度下都可以分解为石墨和铁碳固溶体，而且在低温下，渗体分解更容易。但是，石墨化过程能否进行，还取决于石墨的形核及碳的扩散能力等动力因素。对于固态相变，原子的扩散对相变能否进行起重要作用。由于温度较高时，原子的扩散比较容易，因此实际上渗碳体在高温时分解比较容易，尤其是自由渗碳体分解时，由于要求原子做远距离扩散，只有在温度较高时才有可能进行。

分类1、高温石墨化退火

通常在含碳、硅量较高，并充分发挥孕育怍用的情况下，球铁组织中很少出现游离渗碳体。但是，由于原材料来源问题，有时难以避免锰含量偏高或带进一些产生白口的元素，或由于工艺不当，如球化剂加入量过高，孕育不良和薄壁件冷却速度太快等原因，往往造成铸态组织中出现不少渗碳体而产生白口，使铸件硬度过高，加工困难，塑性和韧性显著降低，变脆。当自由渗碳体和磷共晶的总量超过3%时，一般都采用高温石墨化退火工艺来改善这种情况。

渗碳体在高湛下是不稳定的。在实际生产中，将俦件加热到完全奥氏体化区，保温一段时间，就可以使铸态组织中的渗碳体发生分解（渗碳体→奥氏体+石墨）。加热温度越高，渗碳体的分解速度越快，保温时间可以相应缩短。但温度过高会引起奥氏体晶粒长大，恶化球铁的机械性能，而且还会加剧铸件的氧化和变形程度。因此，一般选择以退火温度为900~950℃、保温时间为1~4小时较为适宜。当铸态的游离渗碳体含量较多或铸件壁厚较大时，可适当延长保时间。

铸件完成高温石墨化退火后，应采用什么冷却工艺，要视铸件所需要的组织和性能而定。因此,高温石墨化退火常与低温石墨化退火、正火和淬火等配合进行。

2、低温石墨化退火

当铸态组织中的游离渗碳体