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灰鑄鐵的熱處理

2017年04月07日09:00 青島豐東熱處理

在實際生產(chǎn)中,由于灰鑄鐵本身力學(xué)性能比較低,通常只用于一些支承與減摩零件,一般以退火處理為主,為了提高強(qiáng)度與耐磨性,可以采用正火處理與表面熱處理等方法。在灰鑄鐵生產(chǎn)中僅采用以下幾種熱處理方法。

1.消除鑄造應(yīng)力的低溫退火

當(dāng)形狀復(fù)雜且壁厚不均勻的鑄件澆注后冷卻時,因各部分的冷卻速度不同,往往形成很大的殘留內(nèi)應(yīng)力。這不僅要降低鑄件的強(qiáng)度,而且在切削加工后,因應(yīng)力重新分布會引起鑄件變形,對精度要求較高的復(fù)雜鑄件,在切削加工前,應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力的低溫退火。這種退火方法有時也稱為時效。

熱處理工藝是將鑄件以60~100℃/h的速度緩慢加熱到500~600℃,保溫一段時間(一般為4~10h,每10mm厚度保溫1h),再以20~30℃/h的速度緩冷至200℃左右出爐空冷。這樣鑄件的內(nèi)應(yīng)力能基本消除。若鑄件壁厚不均勻、形狀復(fù)雜、內(nèi)應(yīng)力較大,加熱速度應(yīng)稍慢些。提高退火加熱溫度雖然能更有效地消除內(nèi)應(yīng)力,并可縮短保溫時間,但溫度超過600℃將引起滲碳體球化,甚至可能分解為石墨,反而降低鑄件的強(qiáng)度、硬度與耐磨性。保溫時間不宜過長,一般經(jīng)數(shù)小時后,消除內(nèi)應(yīng)力效果已經(jīng)很顯著。為了防止退火冷卻過程中重新產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,冷卻速度不能大于50℃/h。通常鑄件只進(jìn)行一次去應(yīng)力退火,而精密零件則進(jìn)行兩次退火,第二次退火處理安排在粗加工之后。

2.消除白口層的軟化退火

鑄件中的石墨量少、分布均勻且細(xì)小可以提高灰鑄鐵的力學(xué)性能,所以降低碳和硅的含量,并加大鑄件的冷卻速度可提高其性能,但這種方法會在表層或某些薄壁處,因冷卻過快而出現(xiàn)白口組織,使切削加工難以進(jìn)行,且冷硬層也容易脫落,為此要采用退火或正火來消除鑄件的白口層,改善可加工性。

熱處理工藝是將鑄件加熱到850~950℃,保溫1~3h,實現(xiàn)第一階段石墨化,在隨爐冷卻時使二次滲碳體及部分共析滲碳體石墨化,最終獲得鐵素體、珠光體基體灰鑄鐵。得到的基體組織取決于冷卻速度的大小,若高溫加熱與保溫后采用空冷及正火處理,由于冷速較快,共析滲碳體不能石墨化,可獲得珠光體灰鑄鐵,可保證鑄件的強(qiáng)度與硬度。降低原始鑄件中鐵素體量可使強(qiáng)度、硬度與耐磨性提高。

3.表面淬火

為了提高機(jī)床導(dǎo)軌和內(nèi)燃機(jī)氣缸套這類鑄件的表面硬度與耐磨性,可以采用火焰淬火、高頻感應(yīng)淬火或接觸電阻加熱淬火來達(dá)到目的。經(jīng)表面淬火后的鑄件,其淬火部位的表面硬度和耐磨性提高,疲勞強(qiáng)度也得到改善,產(chǎn)品的使用壽命延長。

可用火焰淬火或高、中頻淬火法,使導(dǎo)軌表面在短時間內(nèi)達(dá)到很高的溫度(900~1000℃),然后進(jìn)行噴水冷卻,使表層獲得馬氏體加石墨的淬硬層,珠光體灰鑄鐵經(jīng)表面淬火后硬度達(dá)55HRC左右。在表面淬火前,零件常需要進(jìn)行一次正火處理,使基體組織中珠光體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到65%以上,由此可看出經(jīng)過孕育處理的鑄件表面淬火效果較好。

火焰淬火的淬硬層厚度可達(dá)2~8mm,淬火后硬度為40~48HRC?;鹧娲慊鸬脑O(shè)備簡單、易操作,適用于單件、小批量或大型機(jī)床導(dǎo)軌的淬火。缺點是淬硬層不易控制,容易過熱,淬火后變形較大。高頻感應(yīng)淬火的質(zhì)量穩(wěn)定,淬硬層為1mm左右,硬度可達(dá)50HRC。與火焰淬火相比,變形較小。中頻感應(yīng)淬火由于頻率低、電流穿透層深,淬硬層厚度達(dá)到3~4mm,硬度可大于50HRC。

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