铸铁的热处理方法
通常的热处理方法只能改变灰铸铁和球墨铸铁的基体组织,而不能改变石墨的形状和分布情况。
一、消除铸件内应力退火(又称时效)
铸件凝固时,各部位厚薄不同,它们的冷却速度有差异,体积收缩情况也不一致,这样就不可避免地要产生很大的内应力,致使铸件翘曲,甚至开裂,在机械地工过程中,由于内应力的重新分布,会进一步引起铸件变形,因此,铸件在铸造后,切削加工前,为了消除内应力,稳定尺寸,应进行消除内应力退火,对于形状复杂及大型铸件经粗加工后,也应进行消除内应力退火。
消除内应力退火时,应把铸件缓慢地随炉加热到℃~℃,保温3h-5h后随炉冷却到℃出炉空冷,退火加热温度过高,会引起渗碳体分解而降低力学性能。
二、石墨化退火
石墨化退火的目的是为了降低硬度,改善加工性能,根据铸铁的原始组织和所要获得的基本组织不同,可分为低温和高温石墨化退火两种。
1.低温石墨化退火低温石墨化退火的目的是使共析渗碳体球化和分解析出石墨,从而降低灰铸铁的硬度。如铸铁的原始组织为珠光体加石墨,经低温石墨化退火后,则将获得珠光体+铁素体+石墨
低墨石墨化退火工艺是将铸件加热到℃~℃,保温1h~4h小时,然后随炉缓慢冷却。保温时间应根据铸件的化学成分,铸件壁厚、原始硬度和所要求硬度来决定。
2.高温石墨化退火铸件在铸造时,如果冷却速度和化学成分选择不当,铸件中会保留较多的自由渗碳体使铸件硬而脆,无法切削加工,因此,必须进行高温石墨化退火,使渗碳体在高温加热时分解为奥氏体加石墨,从而降低硬度,便于切削加工。
高温石墨化退火时应将铸件在低于℃的温度下装炉,以较慢速度加热到℃~℃,保温1h~4h,然后以一定的方法进行冷却。
三、提高力学性能与耐磨性的热处理
1.正火铸铁正火的目的是铸件中的铁素体全部或部分转变为珠光体,使铸件获得高的强度、硬度和耐磨性,有时还可用于消除灰铸铁的白口组织,此工艺主要用于球铁。
球墨铸铁的正火方法可分为高温正火和低温正火两种。
(1)高温正火目的是获得高的强度和耐磨性,但塑性和韧性较差,其工艺是,将铸件加热到℃-℃,保温1h~3h,正火温度愈高,奥氏体熔碳愈多,正火后珠光体量也愈多,但正火温度过高,不仅奥氏体晶粒长大,而且使过多的碳溶入奥氏体中,冷却时,易在晶界析出网状二次渗碳体,降低铸件的力学性能,使塑性和韧性降低。
(2)低温正火低温正火的目的是获得较高的韧性,塑性和一定的强度,其工艺是,将铸件加热到℃~℃,保温1h~3h。
提高正火的冷却速度,可显著增加珠光体的数量,因此,正火时的冷却可以采用空冷,风冷或喷雾冷却等。一般小件多在静止空气中净却,大件需要采用吹风强制冷却,甚至喷雾冷却。
由于正火的冷却速度较大,常使铸件产生一定的内应力,故常需增加一次℃~℃的消除应力回火。
2.淬火及回火当要求高硬度和一定韧性时,如用球墨铸铁代替轴承钢作精密偶件芯套和阀座时,采用淬火后℃硝盐回火;又如用球墨铸铁作轴承时,可采用淬火后℃~℃回火。
球墨铸铁经调质处理后,得到的组织为回火索氏体加球状石墨,具有较好的综合力学性能,故应用于受力较复杂的零件及能部分代替40Cr制造柴油机的曲轴,连杆等其它重要零件。
3.等温淬火等温淬火后将获得高强度、高硬度和具有足够韧性的下贝氏体组织基体。
是提高球墨铸铁综合力学性能的有效途径。
对于一些要求具有较高的综合力学性能,而且外形又较复杂,热处理容易变形或开裂的零件常采用等温淬火,其工艺是,将铸件加热到℃~℃,保温后淬入℃~℃的等温硝盐浴中,保温45min~90min,等温淬火是提高球墨铸铁综合力学性能的有效途径,但它只能应用于截面尺寸不太大的零件,而且铸件的硬度偏高,机械加工困难。
4.表面淬火一般用于灰铸铁的铸件,目的是提高铸铁的表面硬度和耐磨性。
表面淬火的方法很多,有火焰加热淬火,感应加热淬火和接触电阻加热淬火等方法。
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