可鍛鐵
此條目介紹的是可鍛特性的鑄鐵。關於是含碳量小於0.02%的鐵碳合金，請見「鍛鐵」。| 鋼、鐵、以及其他鐵合金 |
|---|
| 鐵碳合金中的相與顯微組織 |
| 鋼（按成分分類） |
| 鋼（按應用分類） |
| 其他含鐵材料 |
| 鍛鐵（熟鐵、工業純鐵，含碳量≤0.04%） |
可鍛鐵（Malleable iron）也稱為可鍛鑄鐵，是先依白口鑄鐵的方式鑄造（基質為波來鐵，其中有準穩態的碳化三鐵），再透過退火的熱處理，使原始鑄鐵脆性的結構轉變成可鍛性的結構。其中的碳會聚集成為團絮狀的石墨，基質依熱處理方式的不同，可能是肥粒鐵或是波來鐵。
可鍛鑄鐵可根據金相組織的不同，分為黑心（blackheart）可鍛鑄鐵、珠光體（pearlitic）可鍛鑄鐵和白心（whiteheart）可鍛鑄鐵[1][2]。
歷史
[編輯]人類早在公元前四世紀就已開始使用可鍛鐵，目前考古已發掘到中國的可鍛鐵製品，製作時間是在公元前四世紀到公元九世紀之間所製作[3]。唐朝時可鍛鐵的使用已經開始減少，不過仍有找到公元九世紀製作的可鍛鐵製品[3]。英國1670年代的一篇專利中有提到可鍛鐵[4]。法國科學家勒內-安托萬·費爾紹·德·列奧米爾在1720年針對可鍛鐵進行了許多的研究。他發現本來質地堅硬無法加工的鑄鐵，若放在鐵礦或是錘渣中，暴露在高溫下數日，即可軟化到可以加工的程度。美國可鍛鐵的製作是由Seth Boyden開始，他在1826年開設了鑄造廠，製作harness hardware以及其他小型的鑄造件[5]。
可鑄造性、熱處理以及鑄造後處理
[編輯]可鍛鐵的延展性很好，此特性類似其他碳會形成球形的鐵。以往會將可鍛鐵視為是一種舊的，無法使用的材料，這是不對的。可鍛鐵在設計工程師的材料清單中仍有一席之地。若鑄件較小，或是鑄件的截面積較小（小於0.25英吋，6.35 mm），可鍛鐵是很適合的材料。這種應用下，很難用石墨會成球型的鐵來製造，因為在快速冷卻時會形成碳化鐵。
若在低溫的溫度下，可鍛鐵的斷裂韌性會比其他球墨鑄鐵要好，因為其含矽量較低。其延性到脆性的轉輚溫度比其他的延性鐵合金要低。
在退水的過程中，為了正確的讓球墨鑄鐵中的石墨形成球狀，需要確保鑄鐵在整個截面是白鑄鐵的情形下固化。鑄鐵的截面若太厚，其冷卻會比較慢，會形成一些原生的石墨。石墨會形成隨機的片狀結構，經過熱處理也不會變成碳化物。若在應用時在這種鑄鐵下施下應力，其斷裂強度會比百鑄鐵要低。有一些對策可以強化白鑄鐵結構的生成，不過可鍛鐵工廠一般會避免生產大截面的工件。
在鑄造及熱處理之後，可鍛鐵可以用冷加工的方式成形，例如為了整直、彎曲或是壓印所作的沖壓。這是因為可鍛鐵對應變率的靈敏度比其他的材料要低。
應用
[編輯]可鍛鐵常用在需要良好伸張強度以及延展性的小型鑄件中。用途常用在電氣配件、電力線、農具、採礦工具以及機器零件等[6]。
相關條目
[編輯]參考資料
[編輯]- ^ 安繼儒. 中外常用金属材料手册. 陝西科學技術出版社. 1998: 1. ISBN 9787536928930.
- ^ Brown, Robert R. Foseco Ferrous Foundryman's Handbook. Butterworth-Heinemann. 1999. ISBN 0-7506-4284-X.
- ^ 3.0 3.1 Donald B. Wagner. Iron and Steel in Ancient China. BRILL. 1993: 338. ISBN 978-90-04-09632-5.
- ^ Donald B. Wagner. Iron and Steel in Ancient China. BRILL. 1993: 335. ISBN 978-90-04-09632-5.
- ^ Journal and Proceedings of the Hamilton Scientific Association. 1927. 缺少或
|title=為空 (幫助) - ^ Harvey E Steinhoff; Gordon B Mannweiler. Malleable Iron Castings. Malleable Founders Society. 1960.