可锻铁(Malleable iron)也称为可锻铸铁,是先依白口铸铁的方式铸造(基质为波来铁,其中有准稳态碳化三铁),再透过退火的热处理,使原始铸铁脆性的结构转变成可锻性的结构。其中的碳会聚集成为团絮状的石墨,基质依热处理方式的不同,可能是肥粒铁或是波来铁。

可锻铸铁的晶粒,是放大100倍的薄切片英语thin section

可锻铸铁可根据金相组织的不同,分为黑心(blackheart)可锻铸铁、珠光体(pearlitic)可锻铸铁和白心(whiteheart)可锻铸铁[1][2]

历史

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人类早在公元前四世纪就已开始使用可锻铁,目前考古已发掘到中国的可锻铁制品,制作时间是在公元前四世纪到公元九世纪之间所制作[3]唐朝时可锻铁的使用已经开始减少,不过仍有找到公元九世纪制作的可锻铁制品[3]。英国1670年代的一篇专利中有提到可锻铁[4]。法国科学家勒内-安托万·费尔绍·德·列奥米尔在1720年针对可锻铁进行了许多的研究。他发现本来质地坚硬无法加工的铸铁,若放在铁矿或是锤渣中,暴露在高温下数日,即可软化到可以加工的程度。美国可锻铁的制作是由Seth Boyden英语Seth Boyden开始,他在1826年开设了铸造厂,制作harness hardware以及其他小型的铸造件[5]

可铸造性、热处理以及铸造后处理

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可锻铁的延展性很好,此特性类似其他碳会形成球形的铁。以往会将可锻铁视为是一种旧的,无法使用的材料,这是不对的。可锻铁在设计工程师的材料清单中仍有一席之地。若铸件较小,或是铸件的截面积较小(小于0.25英寸,6.35 mm),可锻铁是很适合的材料。这种应用下,很难用石墨会成球型的铁来制造,因为在快速冷却时会形成碳化铁。

若在低温的温度下,可锻铁的断裂韧性会比其他球墨铸铁要好,因为其含硅量较低。其延性到脆性的转輚温度比其他的延性铁合金要低。

在退水的过程中,为了正确的让球墨铸铁中的石墨形成球状,需要确保铸铁在整个截面是白铸铁的情形下固化。铸铁的截面若太厚,其冷却会比较慢,会形成一些原生的石墨。石墨会形成随机的片状结构,经过热处理也不会变成碳化物。若在应用时在这种铸铁下施下应力,其断裂强度会比百铸铁要低。有一些对策可以强化白铸铁结构的生成,不过可锻铁工厂一般会避免生产大截面的工件。

在铸造及热处理之后,可锻铁可以用冷加工的方式成形,例如为了整直、弯曲或是压印英语Coining (metalworking)所作的冲压。这是因为可锻铁对应变率的灵敏度比其他的材料要低。

应用

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可锻铁常用在需要良好伸张强度以及延展性的小型铸件中。用途常用在电气配件、电力线、农具、采矿工具以及机器零件等[6]

相关条目

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参考资料

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  1. ^ 安继儒. 中外常用金属材料手册. 陕西科学技术出版社. 1998: 1. ISBN 9787536928930. 
  2. ^ Brown, Robert R. Foseco Ferrous Foundryman's Handbook. Butterworth-Heinemann. 1999. ISBN 0-7506-4284-X. 
  3. ^ 3.0 3.1 Donald B. Wagner. Iron and Steel in Ancient China. BRILL. 1993: 338. ISBN 978-90-04-09632-5. 
  4. ^ Donald B. Wagner. Iron and Steel in Ancient China. BRILL. 1993: 335. ISBN 978-90-04-09632-5. 
  5. ^ Journal and Proceedings of the Hamilton Scientific Association. 1927.  缺少或|title=为空 (帮助)
  6. ^ Harvey E Steinhoff; Gordon B Mannweiler. Malleable Iron Castings. Malleable Founders Society. 1960.