球墨鑄鐵的熱處理分析及解決方法

1、球墨鑄鐵的熱處理分析及解決方法除了可鍛鑄鐵球墨鑄鐵退火將滲碳體分解為團(tuán)絮狀石墨外，鑄鐵的熱處理 LI的在于兩方面：一是改變基體組織，改善鑄鐵性能，二是消除鑄件應(yīng)力。值得 注意的是：鑄件的熱處理不能改變鑄件原來(lái)的石墨形態(tài)及分布，即原來(lái)是片狀或 球狀的石墨熱處理后仍為片狀或球狀，同時(shí)它的尺寸不會(huì)變化，分布狀況不會(huì)變 化。一、球墨鑄鐵時(shí)效鑄造過(guò)程中鑄鐵件由表及里冷卻速度不一樣，形成鑄造內(nèi)應(yīng)力，若 不消除，在切削加工及使用過(guò)程中它會(huì)使零件變形棋至開(kāi)裂。為釋放應(yīng)力常釆用 人工時(shí)效及自然時(shí)效兩種辦法。將鑄件加熱到大約500560°C保溫一定時(shí)間，接 著隨爐冷取出鑄件空冷，這種時(shí)效為人工時(shí)效；自然

2、時(shí)效是將鑄鐵件存放在室外 6、18個(gè)月，讓?xiě)?yīng)力自然釋放，這種時(shí)效可將應(yīng)力部分釋放，但因用的時(shí)間長(zhǎng)， 效率低，已不太采用。二、改善鑄鐵件整體性能為目的熱處理為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) .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°C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。(2) .提高韌性的球墨鑄鐵退火球墨鑄鐵在鑄造過(guò)程屮此普通灰

3、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°C 并保溫足夠時(shí)間進(jìn)行高溫退火，再爐冷到600°C出爐變冷。過(guò)程 屮基體屮的滲碳體分解岀石墨，自?shī)W氏體中析出石墨，這些石墨 集聚于原球狀石墨周?chē)?，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°C的共析溫度上 下經(jīng)保溫后爐冷至600°C岀爐變冷。（3）.球墨鑄鐵的等溫淬火處理球墨鑄鐵的等溫淬

4、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)llOOMPa,沖 擊韌性AK232J。處理工藝是：將球墨鑄鐵件加熱到830-870°C 溫度保溫基體奧氏體化后，投入280-350°C的熔鹽屮保溫，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

5、鋼高，因此鑄鐵熱處理屮冷卻速度（尤其淬火）要嚴(yán)格控制。（4）.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)程屮 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(lèi)鑄鐵件重新加熱到共析溫度以上（通常880 900°C）,并保溫12h （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°C-500°C出 爐空冷。在溫度700-780°C,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档土髓T鐵件強(qiáng)度。（5）.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

6、火并低溫回火處理。工藝是：鑄件加熱到860-900°C的溫度，保 溫讓原基體全部奧氏體化后再在油或熔鹽屮冷卻實(shí)現(xiàn)淬火，后經(jīng) 250-350°C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(lèi)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°C的溫度保溫讓基體奧氏 體化，再在油或熔鹽屮冷卻實(shí)現(xiàn)淬火，后經(jīng)500-600°C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(lèi)件 的工作條件。三、鑄鐵的表面熱處理柴油機(jī)、內(nèi)燃機(jī)汽缸套目前常采用激光加熱淬火或 軟氮化處理。鑄鐵件經(jīng)軟氮化處理后，表層形成一層e相的化合 物(Fe2-3N)高硬化層，不僅硬度高，同時(shí)摩擦系數(shù)小，因而球墨 鑄造抗磨損能力大為改善。鑄鐵件表