搪瓷工艺

铁搪瓷

1 •铸铁搪瓷发展历史简介

搪瓷最早出现在公元前13至11世纪，搪瓷的基体主要是青铜。我国的搪瓷大约出现在公元8世纪，基体也是铜。到了公元15世纪（明代）有了著名的景泰蓝。

世界上搪瓷的工业化大约开始于18世纪末，在19世纪初有了搪瓷厂。当时没有什麽密着剂，在比较粗糙的铸铁表面上能够获得比在光滑的其他金属表面更好的搪瓷密着效果。而且受冶金技术的限制生产不出优质钢板，搪瓷工业（并非艺术品）以铸铁为基体是那个年代最好的选择。因此可以说搪瓷的工业化生产是从铸铁搪瓷开始的。

1990年以前我国的搪瓷工业以钢板搪瓷为主，铸铁搪瓷也有一些，主要是撒粉法生产的卫生洁具（如铸铁浴缸），而湿法搪瓷工艺生产的铸铁搪瓷制品几乎没有。因此，在2000年以前出版的几本搪瓷工艺的书（包括2001年版《中国搪瓷手册》）中，可以看到的有关铸铁搪瓷只是浴缸的撒粉法工艺，湿法铸铁搪瓷工艺的内容仅仅一带而过。

1990年以后随着台湾铸铁搪瓷企业迁入大陆，湿法涂搪工艺的铸铁搪瓷壁炉、炊具、盥洗器具形成了越来越大的生产规模。

2000年前后，广东地区开始向欧美大量出口烧烤炉，带动了黑色一次搪铸铁搪瓷烧烤用具的快速发展。

与钢板搪瓷相比，铸铁搪瓷有其独特优点。例如：铸铁表面比钢板粗糙，可以与瓷釉形成更好的密着；受到一般外力冲击时，坯体不会变形，故瓷层也就不会轻易脱落，比钢板搪瓷更加耐用；与钢板相比，铸铁即使不涂装保护层也很少锈蚀，像浴缸、壁炉这样较大型器具只要单面搪瓷即可满足使用要求；铸铁搪瓷器皿热容量大，用铸铁搪瓷锅煲的汤，上桌很久也不会凉，比钢板搪瓷锅更受欢迎。

2.搪瓷用铸铁

铸铁是含碳量在2.1 %以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为

2.1 %〜4%。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。

2-1铸铁的种类

a. 灰口铸铁

含碳量较高（2.7 %〜4.0 %），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。浇铸凝固时收缩量小，减震性好。

b. 白口铸铁

碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体（Fe3 C）形态存在，断面呈银白色。

凝固时收缩大，易产生裂纹。硬度高，脆性大。

c. 其他铸铁

除了灰口铸铁、白口铸铁以外还有可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和合金铸铁。这些种类的铸铁很少用来搪瓷。

适宜搪瓷的是灰口铸铁，不能搪瓷的是白口铸铁。

铸铁是灰口还是白口不仅取决于碳含量，还与冷却速度有直接关系。快速冷却，碳来不及石墨化，以化合态渗碳体（FeC）存在，就形成白口铸铁;

慢速冷却，石墨化进行彻底，碳以片状石墨形态存在，就形成灰口铸铁。其规律是：快速冷却慢速冷却

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白口铸铁麻口铸铁珠光体灰铸铁铁素体-珠光体灰铸铁铁素体灰口铸铁

2-2搪瓷用铸铁的主要化学成分

碳：总碳量3〜3.7,其中石墨2.5

猛：0.4 〜0.6

硅：2〜2.6

硫：v 0.1

磷：0.1 〜0.5

2-3主要化学成分对铸铁和搪瓷的影响

铸铁中的合金元素分为阻碍石墨化元素（ C Si、P）和促进石墨化元素（Mn、S）两大类。

a. 碳（C）

较高含量的碳能增加铸铁的强度，但搪瓷烧成时碳含量越高，分解出的二氧化碳越多，造成瓷层气泡。

薄壁产品碳含量应适当高一些，以增加坯体强度；厚壁产品碳含量可适当低一些，以减少瓷层气泡或针孔

b. 硅（Si）

硅含量过高使铸铁变脆，过低则翻砂困难。硅促进化合碳转变成石墨, 可减少瓷层气泡或针孔。

C.磷(P)

磷增加铁水的流动性，使薄壁或大型铸件合格率提高；磷含量过高，会降低铸

件的强度和韧性(变脆)。铸铁中磷含量很小，对搪瓷质量无影响。

d. 硫(S)

硫对铸造和搪瓷都有害，硫增大收缩量并降低铁水的流动性，使浇铸不良；硫阻碍石墨化过程，使铸铁硬脆，并增加瓷层气泡或针孔。

e. 锰(Mn)

锰含量低于0.5%,使铸铁材质变软；高于2%使材质变硬。锰与硫化合生成硫化

锰进入熔渣，漂浮在铁水的上面，从而降低铸铁中的硫含量。硫化锰还易于在铸件表

面析出，因此对毛坯仔细打磨和抛丸，可减少瓷层气泡或针孔。

2-4 •与搪瓷有关的铸铁性能

2-4-1铸铁的机械性能

布氏硬度143〜229

抗拉强度 > 100 MPa

抗弯强度> 260 MPa

抗压强度> 500 MPa

制造搪瓷化工设备用的铸铁还须检验抗弯强度。

2-4-2铸铁的物理性能

2- 4-2-1热膨胀

铸铁的热膨胀不仅与其化学成分有关还与铸造工艺有关，型模的湿度、浇铸后

的冷却速度以及脱模时间的早晚都会影响铸件的热膨胀。因此搪瓷厂应要求铸造厂制

定严格的铸造工艺，以保持铸件的尺寸一致。

铸件在搪瓷前处理和瓷釉烧成过程中，当温度超过600 r时，膨胀系数

会发生突变，且热膨胀不可逆，一般伸长1〜2%或更多。搪瓷厂在按客户

来样设计模具图时必须考虑到铸件的受热伸长量。

灰口铸铁在高温热处理后的膨胀系数，平均在400 x 10-7/r左右。

2- 4-2-2铸铁的吸气性

在加热熔化过程中，金属不断吸收与其相接触的气体的性质，叫做“吸

气性”。

铁水凝固过程中，金属吸收的气体不断以气泡形式析出，若气泡留在铸

件中则形成气孔称为“析出性气孔”。这种气孔在铸件浇铸时的上部或最后

凝固部位最为密集，是造成瓷层气泡或针孔的原因之一。

2-4-2-3铸铁内气体的扩散

气泡和针孔是铸铁搪瓷最常见的缺陷。除了瓷釉高温流动性等影响因素

外，瓷层出现气泡或针孔与铸铁中气体的饱和程度有直接关系。铸铁吸入的气体越多，瓷层产生的气泡也越多。

有人认为铸铁中溶解的氢或烧成时吸收的气体比在钢板中容易扩散。事

实证明情况正好相反。例如，厚钢板单面搪瓷一般不会产生鳞爆，但单面铸铁搪瓷却能产生鳞爆。气体在铸铁内部不易扩散还反映在铸铁烤网的“耐烧试验”上，铸铁烤网在刚出炉的最初24小时内，经过600C下保温1小时瓷

面可以不起泡，但出炉3天以后再做以上试验，则80%以上要起泡。

为避免以上问题的出现，在铸铁搪瓷生产中要尽量避免气体的产生和吸入。

最大厚度6mm铸铁样板单面搪瓷上的鳞爆样板背面

2-4-2-4铸造应力及减小变形的措施

内力：金属内原子间距离发生变化而产生的吸力和斥力统称为“内力”。

应力：单位面积上的内力称为“应力”。

铸造应力：铸件在凝固及冷却过程中，收缩受到阻碍时，在铸件内部产

生的应力称为“铸造应力”。

铸造应力按内力不同可分为两种：

拉应力：内力为吸力时称为“拉应力”；

压应力：内力为斥力时称为“压应力”。

铸件各部位冷凝时冷却速度不一致，冷却较慢的部分形成拉应力，冷却较快的部分形成压应力