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球墨铸铁在河南巩县铁生沟西汉中、晚期的冶铁遗址中出土的铁,经过金相检验,具有放射状的球状石墨,球化率相当于现代标准一级水平。而现代的球墨铸铁则是迟至1947年才研制成功的。中国古代的铸铁,在一个相当长的时期里含硅量都偏低,在约2000年前的西汉时期,中国铁器中的球状石墨,就已由低硅的生铁铸件经柔化退火的方法得到。 在铸铁中,碳能以化合态的渗碳体和游离状态的石墨两种形式存在,游离状态的石墨容易形成片状结构。这是由于石墨的晶格为简单六方晶格,基面中的原子间距142nm,原子间结合力较强;而两基面间的面间距340nm,因基面间距较大,原子间结合力较弱,故结晶时易形成片状结构,且强度、塑性和韧性极低,接近于零,硬度仅为3HBS。另外,在碳原子的四个价电子中,只有一个价电子参加到电子气中去,这便是石墨具有某些不太明显的金属性能(如导电性)的原因。铸铁型材具有组织均匀致密;耐压气密性好;减磨性能强;表面质量光洁;尺寸精度高:加工余量小;硬度分布均匀;抗拉伸强度高,无缩松,气孔,夹渣,砂眼等缺陷,机械性能优越,其中为显著的特点是具有度和高韧性相结合以及优良的抗疲劳性能。空心铸铁型材及水平连铸装置,在相应领域内替代砂型铸件,这种空心铸铁型材的截面中部有通孔,截面轮廓形状为圆形、矩形、多边形。上述空心铸铁型材的水平连铸装置,其基本结构包括保温炉、设置于炉口处的外结晶器、牵引设备组成,其特征在于在保温炉内与外结晶器对应位置设置内结晶器。所述的内结晶器固定保温炉下部的外壁上。本实用新型采用的技术方案,与砂型铸造相比,表现在机械性能提高,切削性能提高,表面光洁,加工余量小,可直接加工成阀体、齿轮泵外壳,液压导向套等,比实心型材的再加工提高了工效。空心铸铁型材生产,基本有三种方式,种采用垂直下拉的间歇式连铸铁管生产装置,该装置因生产的型材致密性差已被淘汰;第二种采用水平连铸加内结晶器的生产装置生产空心铸铁型材, 前面我们已讨论过化合态的渗碳体,它若加热到高温,便会分解为铁和碳(Fe2C→3Fe。所以化合态的渗碳体只是一种亚稳定相,而游离态的石墨则是一种稳定相。一般,在铁碳合金的结晶过程中,因为渗碳体的含碳量69%)比石墨的含碳量(100%)更接近于合金成分的含碳量5%o%),析出渗碳体时所需的原子扩散量较小,渗碳体的晶核易形成,所以自合金液体或奥氏体中析出的是渗碳体而不是石墨。 这是中国古代铸铁技术的重大成就,也是冶金史上的奇迹。球墨铸铁以其优良的性能,在使用中有时可以代替昂贵的铸钢和锻钢,在机械制造工业中得到广泛应用。冶金行业过去一直认为球墨铸铁是英国人于1947年发明的。西方某些学者甚至声称,没有现代科技手段,发明球墨铸铁是不可想象的。1981年,中国球铁专家采用现代科学手段,对出土的513件古汉魏铁器进行研究,通过大量的数据断定汉代中国就出现了球状石墨铸铁。有关论文在第科技史大会上宣读,轰动了铸造界和科技史界。冶金史专家于1987年对此进行验证后认为:古代中国已经摸索到了用铸铁柔化术制造球墨铸铁的规律,这对冶金史作重新分期划代具有重要意义。
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