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球墨鑄鐵熱處理過程的特點同球墨鑄鐵件生產注意事項

日期:2020-05-08 20:01點擊:
控製不同的加熱溫度和保溫時間,淬火(正火)後可以獲得不同比例的鐵素體和馬氏體(珠光體),從而可以大幅度調整球墨鑄鐵的力學性能。
【一】、球墨鑄鐵熱處理過程的特點
  球墨鑄鐵由於具有良好的強韌性,因而作為結構材料已得到廣泛的應用。近十餘年來,馬氏體基體球墨鑄鐵、貝氏體基體球墨鑄鐵及馬氏體一貝氏體基體球墨鑄鐵作為耐磨材料也已被廣泛應用於磨球、襯板、錘頭及過流部件等耐磨件。因此,球墨鑄鐵熱處理已成為提高這些耐磨件壽命的重要途徑。
  球墨鑄鐵件熱處理與鋼的熱處理基本相似,但由於有石墨相的存在,而且其含矽量較高,因此,又有它本身的特點。
  (1)球墨鑄鐵是多元合金,主要是鐵一碳一矽當、元素,因此,可以近似用Fe-C-Si三元合金相圖來研究其固態相變過程。與鋼不同,球墨鑄鐵共析轉變是發生在一個相當寬的溫度範圍內,攔日之個溫度範圍內同時存在著鐵素體、奧氏體和石墨(或滲碳體)三相的穩定(或介穩定)平衡。在馬氏體轉變的各個不同溫度不鐵素體和奧氏體有不同的含碳量,所以,控製不同的加熱溫度和保溫時間,淬火(正火)後可以獲得不同比例的鐵素體和馬氏體(珠光體),從而可以大幅度調整球墨鑄鐵的力學性能。需要指出,在這個溫度區間加熱所得到的鐵素體,其冷卻後的形態多為條塊狀、破碎狀和網狀,與通常的牛眼狀鐵素體不同。這種形態的鐵素體有利於塑性和韌性的提高。
  (2)球墨鑄鐵化學成分對其臨界溫度有很大的影響。由於對球墨鑄件性能要求不同,其含矽量的變化也較大,而矽對臨界溫度範圍的影響是很大的。一般來講,含矽量提高1%可提高共析轉變的上臨界點約40℃,可提高其下臨界點約30℃。由此可見:在加熱時,矽對上臨界點的影響比下臨界點的影響為大,同時矽也促使共析轉變的臨界溫度範圍變寬。而錳卻降低共析轉變穩定,錳含量增加100,加熱時臨界點降低15~18℃,冷卻時臨界點降低40~50℃。對於普通球墨鑄鐵與馬氏體球墨鑄鐵,由於錳含量控製較低,故錳對共析轉變臨界溫度的影響可忽略不計。但對以矽、錳為主要合金元素的貝氏體球墨鑄鐵,錳的影響不可忽略。
  (3)在熱處理過程中,球狀石墨作為球鐵中的一個相,也參與相變過程。石墨的存在相當於一個“貯碳庫”,在加熱時,球狀石墨表麵的碳會部分溶入奧氏體中,供應其平衡所必需的碳量,加熱溫度愈高,球狀石墨溶入奧氏體的碳量愈高,故可以通過控製加熱溫度來控製奧氏體的含碳量。淬火冷卻後可以得到含碳量不同的馬氏體。而奧氏體化後的球墨鑄鐵在共析轉變溫度以下緩慢冷卻時又會析出石墨,或沉積在原有石墨表麵上,或形成退火石墨。如冷卻速度較快時,其將沿奧氏體晶界析出網狀滲碳體。
  從上述球墨鑄鐵熱處理相變特點來看,熱處理時加熱溫度的選擇是相當重要的。由於球墨鑄鐵含矽量較高,其共析轉變臨界溫度較高,同時石墨的導熱性較差,故石墨向奧氏體中的溶解較滲碳體困難。因此,球墨鑄鐵熱處理時,加熱溫度較高,保溫時間也較長。隨著奧氏體化溫度的提高,奧氏體含碳量增加,如圖3所示。而隨著奧氏體化溫度增高奧氏體溶碳量增加,則淬火冷卻後殘餘奧氏體數量也較多。球墨鑄鐵在不同加熱溫度下淬火,經過250℃回火後其硬度和衝擊韌性,隨著奧氏體化溫度升高,其硬度趨向提高,衝擊韌性趨向降低。不過奧氏體化溫度進一步提高,其硬度增高與衝擊韌性降低的趨勢則趨向緩和。
  【二】、球墨鑄鐵件生產注意事項
  生產球墨鑄鐵件的注意事項表現如下:
  一、嚴格要求化學成分,對原鐵液要求的碳矽含量比灰鑄鐵高,降低球墨鑄鐵中錳,磷,硫的含量。
  二、鐵液出爐溫度比灰鑄鐵更高,以補償球化,孕育處理時鐵液溫度的損失。
  三、進行球化處理,即往鐵液中添加球化劑。
  四、加入孕育劑進行孕育處理。
  五、球墨鑄鐵流動性較差,收縮較大,因此需要較高的澆注溫度及較大的澆注係統尺寸,合理應用冒口,冷鐵,采用順序凝固原則。
  六、進行熱處理。
  1、退火。得到鐵素體基體,提高塑性、韌性,消除應力,改善切削性能。
  2、正火。得到珠光體基體,提高強度和耐磨性。
  3、調質。獲得回火索氏體的基體組織,以及良好的綜合力學性能,如主軸、曲軸、連杆等。
  4、等溫淬火。使外形複雜且綜合性能要求高的零件獲得下貝氏體的基體組織,以及高強度。高硬度、高韌性等綜合力學性能,避免熱處理時產生開裂,如主軸、曲軸、齒輪等。
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