機械性質指:(抗拉)強度,硬度;延伸率...等.
鑄鐵以抗拉強度定其規範,例如 FC25中 25 代表其代表其從鑄件所取樣車製的試棒(非另外倒的試棒)抗拉強度至少需 25 kg/mm2.
化學成份不規定,只提出供參考.
工件不能破壞取樣時,買賣双方可約定試棒由與鑄件同厚度的鑄塊取樣車製標準試棒來測得抗拉強度.
或規定石墨型態A-type%與波來鉄%(or 鑄件硬度).
鑄件硬度要約定測定位置,因肉厚不同,硬度就不同.
新代號已改為FC 250 其單位為 N(牛頓)/ mm2,或 MPa M=mega 百万; Pa= Pascal 同為應力單位
鑄鐵的機械性質取決於金相組織.
金相組織則取決於:1,成份與2,熱履歷 (heat history)--也就是冷卻速度
(化學)成份:
成份由碳矽與合金含量決定, 碳矽促進產生石墨與肥粒鐵亦即促進灰口傾向;
碳矽含量越高,灰口傾向越強,所得的鑄件材質偏軟,且凝固收縮率較小.
矽促進灰口傾向的"影響力"只有碳的1/3,碳矽的"綜合"影響力稱為"碳當量"("當"為"相當"之意, 其公式為CE = C + 1/3* Si. 碳當量為鑄鐵灰口傾向強弱的重要指標
(銅, 錳, 鉻, 錫等)合金元素促進產生波來鐵與碳化物亦即促進白口傾向;合金%越高,則白口傾向越強,所得的鑄件材質偏硬,凝固收縮率較大.
冷卻速度(熱履歷):
凝固時的冷卻速度由澆注溫度與鑄件肉厚來決定.
澆注溫度高或鑄件厚重,其冷速當然會較慢,所獲得肥粒鐵的比例較高,波來鐵的比例較低,故所得的鑄件材質偏軟,(對FCD鑄件則延伸率高).
品管/設計人員需知:同一鑄件上,肉厚差異不可太大.
因肉厚不同,冷速就不同,因而硬度,強度就不同.
在規範硬度時,需註明檢驗硬度的部位.
鑄鐵內最常見的金相組織有:
1石墨
2碳化物
3肥粒鐵
4波來鐵
前兩者之形狀,數量,大小在~11xx℃凝固時即已成定局(無法藉由熱處理改變).
後兩者則在約750℃以下生成,其數量不合要求時,尚可藉熱處理來調整其比例,但成本會增加
石墨:無硬度可言,其數量,形狀,大小對強度硬度的影響如下:
數量:CE%高→石墨多→強度硬度低;收縮率低
形狀:
自然形成:片狀→FC吸震能力佳
分佈分:A,B,C,D,E形. A最佳,D/E No Good.
球化(Mg)處理:球狀:→FCD強度延伸率高
大小:由接種處理與冷卻速度主宰.
接種劑多或冷卻速度快
→共晶胞多→石墨片小→強度高,但吸震能低(對FC鑄鐵而言)
共晶碳化物(俗稱白口):共晶碳化物是在共晶凝固( ~11xx℃)時所產生的"塊狀"碳化物,它硬如陶瓷很難切削.
除了耐磨鑄件外,一般鑄件多不希望有此組織產生.
白口可分為外部白口與內部白口,產生的場合與原因如下:
1外部白口(FC):冷速太快所引起 (原因: 澆注溫度太低, 鑄件太薄, 鐵水流速太慢…. 等等) 此種白口常見於FC鑄件的薄肉處, 加上澆注溫度太低或進水速度太慢的場合.
2 內部白口(FCD):凝固冷速(1400~1100℃之間的)太慢所引起.
凝固冷速太慢時,Mn,Cr,Sn,Mg…等合金元素,有足夠時間聚集在一起(冶金名詞稱為"合金偏析"),此類合金之濃度達某一程度時,會在鑄件內部形成如島嶼散佈的"內部白口" (形成溫度11xx℃, 就是CE測定儀上顯示的共晶溫度),內部白口常見於FCD的厚鑄件,又加上澆注溫度太高的場合
內部白口避免方法:
1>提高接種劑"用量",可降低內部白口發生的機率.
欲避免內部白口, 厚鑄件決不可與薄鑄件用同一盆鐵水澆鑄,如果一定要如此,可先倒薄件;倒厚件時,可先置入回爐材將鐵水降溫後才澆鑄. 內部白口對只加工表面的鑄件並無大礙,但鑄件需鑽孔時,則令人頭痛 (鑽不下,鑽頭偏向,折斷)
肥粒鐵: 為一極軟的組織 (延伸率>50%) (鐵絲金相組織肥粒鐵 ~99%)CE%高,或(750 ~ 600℃之間的)冷速慢 (鑄件肉厚太厚),波來鐵有足夠的熱能與時間進行分解會產生較多的肥粒鐵因而鑄件硬度低.
(延伸性)高;鑄鐵內Si%越多肥粒鐵%也就越多而硬度漸低.
但在此同時基地肥粒鐵內含矽(Si%)漸多硬度會漸高.
波來鐵: 該組織有適當的強度與硬度(HB240~280),耐磨耗,鑄鐵金相組織內的波來鐵組織為鑄鐵硬度主要提供者.
由0%~100% (FCD450~FCD700;FC100~FC350)波來鐵係在750 ~730℃之間形成,形成後如果停留在750~600℃範圍時間太久,又會逐漸分解而剩下肥粒鐵.
波來鐵的分解速度由
1>生成後(750~600℃)的冷卻速度與
2>合金元素含量主宰
冷卻速度越快,波來鐵分解越少.
(分解需要"熱能"與"時間") 達室溫後波來鐵% 越多 強度與硬度越高,但FCD之延伸率則越低.
合金含量多或冷卻速度快(薄鑄件) 波來鐵較不易分解,鑄件得到的硬度會較高.
促進波來鐵組織的合金元素的"葯效": 錳,鉻1; 銅2倍; 錫,20倍.
通常促進波來鐵組織的合金過量時會生"白口"但銅(Cu)則例外不但不會生白口,反而會壓抑白口的生成此為銅較特別的地方.
工作母機(硬)滑軌常需感應淬火硬化,其波來鉄%要夠高才易淬硬.
但基地全(100%)波來鉄時反而易淬裂,基地最好是保有少量(5~10%)的肥粒鉄來吸收淬火應力,校機後的精度比較不易跑掉.
硬軌研磨面 不要一味的要求光亮度,石墨少光亮度就高但也降低了石墨所提供的蓄積油膜的功效,耐磨耗性會被打折.
資料來源：部落格
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