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改善鑄鐵件整體性能的常用熱處理方法

2022-12-13

改善鑄鐵件整體性能常有消除白口退火,提高韌性的球墨鑄鐵退火,提高球墨鑄鐵強(qiáng)度的正火、淬火等。

1.消除白口退火

普通灰口鑄鐵或球墨鑄件表面或薄壁處在鑄造過(guò)程中因冷卻速度過(guò)快出現(xiàn)白口,鑄鐵件無(wú)法切削加工。為消除白口降低硬度常將這類鑄鐵件重新加熱到共析溫度以上(通常880~900℃),并保溫1~2h(若鑄鐵Si含量高,時(shí)間可短)進(jìn)行退火,滲碳體分解為石墨,再將鑄鐵件緩慢冷卻至400℃-500℃出爐空冷。在溫度700-780℃,即共析溫度附近不宜冷速太慢,以便滲碳體過(guò)多的轉(zhuǎn)變?yōu)槭?,降低了鑄鐵件強(qiáng)度。

2.提高韌性的球墨鑄鐵退火

球墨鑄鐵在鑄造過(guò)程中此普通灰口鑄鐵的白口傾向大,內(nèi)應(yīng)力也較大,鑄鐵件很難得到純粹的鐵素體或珠光體基體,為提高鑄鐵件的延性或韌性,常將鑄鐵件重新加熱到900-950℃并保溫足夠時(shí)間進(jìn)行高溫退火,再爐冷到600℃出爐變冷。過(guò)程中基體中的滲碳體分解出石墨,自?shī)W氏體中析出石墨,這些石墨集聚于原球狀石墨周圍,基體全轉(zhuǎn)換為鐵素體。

若鑄態(tài)組織由(鐵素體+珠光體)基體,以及球狀石墨組成,為提高韌性,只需將珠光體中滲碳體分解轉(zhuǎn)換為鐵素體及球狀石墨,為此將鑄鐵件重新加熱到700-760℃的共析溫度上下經(jīng)保溫后爐冷至600℃出爐變冷。

3.提高球墨鑄鐵強(qiáng)度的正火

球墨鑄鐵正火的目的是將基體組織轉(zhuǎn)換為細(xì)的珠光體組織。工藝過(guò)程是將基體為鐵素體及珠光體的球墨鑄鐵件重新加熱到850-900℃溫度,原鐵素體及珠光體轉(zhuǎn)換為奧氏體,并有部分球狀石墨溶解于奧氏體,經(jīng)保溫后空冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)珠光體,因此鑄件的強(qiáng)度提高。

4.球墨鑄鐵的淬火并回火處理

球墨鑄造件作為軸承需要更高的硬度,常將鑄鐵件淬火并低溫回火處理。工藝是:鑄件加熱到860-900℃的溫度,保溫讓原基體全部奧氏體化后再在油或熔鹽中冷卻實(shí)現(xiàn)淬火,后經(jīng)250-350℃加熱保溫回火,原基體轉(zhuǎn)換為回火馬氏體及殘留奧氏體組織,原球狀石墨形態(tài)不變。處理后的鑄件具有高的硬度及一定韌性,保留了石墨的潤(rùn)滑性能,耐磨性能更為改善。

球墨鑄鐵件作為軸類件,如柴油機(jī)的曲軸、連桿,要求強(qiáng)度高同時(shí)韌性較好的綜合機(jī)械械性能,對(duì)鑄鐵件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。工藝是:鑄鐵件加熱到860-900℃的溫度保溫讓基體奧氏體化,再在油或熔鹽中冷卻實(shí)現(xiàn)淬火,后經(jīng)500-600℃的高溫回火,獲得回火索氏體組織(一般尚有少量粹塊狀的鐵素體),原球狀石墨形態(tài)不變。處理后強(qiáng)度,韌性匹配良好,適應(yīng)于軸類件的工作條件。

5.球墨鑄鐵的等溫淬火處理

球墨鑄鐵的等溫淬火處理目的在于讓鑄鐵件的基體組織轉(zhuǎn)換為強(qiáng)韌的下貝氏體組織,強(qiáng)度極限可超過(guò)1100MPa,沖擊韌性AK≥32J。處理工藝是:將球墨鑄鐵件加熱到830-870℃溫度保溫基體奧氏體化后,投入280-350℃的熔鹽中保溫,讓奧氏體部分轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w,原球狀石墨不變。獲得高強(qiáng)度的球墨鑄鐵。

上述鑄鐵熱處理表明:鑄鐵件熱處理只能改變基體組織,不能改變石墨的形態(tài)及分布,機(jī)械性能的變化是基體組織的變化所致。普通灰口鑄鐵(包括孕育鑄鐵)石墨片對(duì)機(jī)械性能(強(qiáng)度、延性)影響很大,灰口鑄鐵經(jīng)熱處理改善機(jī)械性能不顯著。還需要注意的是鑄鐵的導(dǎo)熱性較鋼差,石墨的存在導(dǎo)致缺口敏感性較鋼高,因此鑄鐵熱處理中冷卻速度(尤其淬火)要嚴(yán)格控制。

(來(lái)源:材料熱處理工程師)