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球铁铸件热处理过程的特点与等温淬火工艺<一>、球墨铸铁热处理过程的特点
球墨铸铁由于具有良好的强韧性，因而作为结构材料已得到广泛的应用。近十余年来，马氏体基体球墨铸铁、贝氏体基体球墨铸铁及马氏体一贝氏体基体球墨铸铁作为耐磨材料也已被广泛应用于磨球、衬板、锤头及过流部件等耐磨件。因此，球墨铸铁热处理已成为提高这些耐磨件寿命的重要途径。
球墨铸铁件热处理与钢的热处理基本相似，但由于有石墨相的存在，而且其含硅量较高，因此，又有它本身的特点。
(1)球墨铸铁是多元合金，主要是铁一碳一硅当、元素，因此，可以近似用Fe-C-Si三元合金相图来研究其固态相变过程。与钢不同，球墨铸铁共析转变是发生在一个相当宽的温度范围内，拦日之个温度范围内同时存在着铁素体、奥氏体和石墨(或渗碳体)三相的稳定(或介稳定)平衡。在马氏体转变的各个不同温度不铁素体和奥氏体有不同的含碳量，所以，控制不同的加热温度和保温时间，淬火(正火)后可以获得不同比例的铁素体和马氏体(珠光体)，从而可以大幅度调整球墨铸铁的力学性能。需要指出，在这个温度区间加热所得到的铁素体，其冷却后的形态多为条块状、破碎状和网状，与通常的牛眼状铁素体不同。这种形态的铁素体有利于塑性和韧性的提高。
(2)球墨铸铁化学成分对其临界温度有很大的影响。由于对球墨铸件性能要求不同，其含硅量的变化也较大，而硅对临界温度范围的影响是很大的。一般来讲，含硅量提高1%可提高共析转变的上临界点约40℃，可提高其下临界点约30℃。由此可见：在加热时，硅对上临界点的影响比下临界点的影响为大，同时硅也促使共析转变的临界温度范围变宽。而锰却降低共析转变稳定，锰含量增加100，加热时临界点降低15~18℃，冷却时临界点降低40~50℃。对于普通球墨铸铁与马氏体球墨铸铁，由于锰含量控制较低，故锰对共析转变临界温度的影响可忽略不计。但对以硅、锰为主要合金元素的贝氏体球墨铸铁，锰的影响不可忽略。
(3)在热处理过程中，球状石墨作为球铁中的一个相，也参与相变过程。石墨的存在相当于一个“贮碳库”，在加热时，球状石墨表面的碳会部分溶入奥氏体中，供应其平衡所必需的碳量，加热温度愈高，球状石墨溶入奥氏体的碳量愈高，故可以通过控制加热温度来控制奥氏体的含碳量。淬火冷却后可以得到含碳量不同的马氏体。而奥氏体化后的球墨铸铁在共析转变温度以下缓慢冷却时又会析出石墨，或沉积在原有石墨表面上，或形成退火石墨。如冷却速度较快时，其将沿奥氏体晶界析出网状渗碳体。
从上述球墨铸铁热处理相变特点来看，热处理时加热温度的选择是相当重要的。由于球墨铸铁含硅量较高，其共析转变临界温度较高，同时石墨的导热性较差，故石墨向奥氏体中的溶解较渗碳体困难。因此，球墨铸铁热处理时，加热温度较高，保温时间也较长。随着奥氏体化温度的提高，奥氏体含碳量增加，如图3所示。而随着奥氏体化温度增高奥氏体溶碳量增加，则淬火冷却后残余奥氏体数量也较多。球墨铸铁在不同加热温度下淬火，经过250℃回火后其硬度和冲击韧性，随着奥氏体化温度升高，其硬度趋向提高，冲击韧性趋向降低。不过奥氏体化温度进一步提高，其硬度增高与冲击韧性降低的趋势则趋向缓和。
<二>、球墨铸铁等温淬火工艺
1.设备
目前热处理使用的许多炉子和淬火槽都可用于球墨铸铁等温淬火。如果被处理的工件为加工后的零件.则需要使用保护气氛。此外在淬火时应能将工件快速转运至淬火炉中，才能得到所希望的机械性能。为满足仁述需要，通常使用盐一盐法对工件进行等温淬火。工件悬挂在挂具上，在盐浴炉中预热、加热、保温，然后迅速吊运到另一盐溶炉中进行等温淬火。淬火盐槽的尺寸应足够大，这样才能保证淬火时盐浴的温度一致，它的温差应在±5℃之内。
一般所用的淬火盐浴剂，大都由硝酸钠和硝酸钾配制而成。在使用时应及时清除盐浴中的污染，通常每周应对淬火剂清除污染一次。高温下不能使用标准的过滤系统，应将盐槽冷却至约200℃，在此温度下，标准过滤系统才可有效地使淬火剂得到满意的过滤。
2.工艺
要改善球墨铸铁件的等温淬火性能，一般应加大球墨铸铁中合金元素的含量。而且还应根据铸件的具体情况，及对铸件机械性能的要求，试验确定具体工艺。
球墨铸铁在奥氏体升温之前，应在350℃下预热，这样做的目的有二：一是除去湿气；二是减小热冲击，避免变形。
球墨铸件的奥氏体化温度，根据铸件的化学成分、原始组织及铸件壁厚及所需机械性能来确定。既要保证基体组织完全奥氏体化。不残留铁素体，又要避免奥氏体晶粒过大。一般奥氏体化温度为850~950℃。要改善淬火后的机加工性能，可将奥氏体化温度降至815~850℃，但这会使零件的抗磨损性能降低。过高的奥氏体化温度.会使奥氏体晶粒粗大，淬火后残留奥氏体量增加，并呈网状分布，导致机械性能降低。因而目前最常用的温度为880~900℃。
等温淬火停留的时间主要由过冷奥氏体完全转变为下贝氏体所需的时间来决定。若时间不足，必然有一部分过冷奥氏体来不及转变为下贝氏体，随后空冷时转变为淬火马氏体加少量残留奥氏体，这是不希望的。一般情况下，等温悴火时问和奥氏体化时间一样，工件断面厚度越大.则时间越长。
等温淬火温度对零件机械性能影响很大。象凸轮、蜗轮等需要高抗磨损的工件，应使用较低的淬火温度(250℃)较高的温度用于抗冲击和抗拉强度要求较高的传动零件。
当抗冲击和抗拉强度要求较高时，控制等温淬火的温度是非常重要的。每变化10℃，就会对抗冲击和延仲率产生明显影响。要控制淬火后工件的硬度.也应严格控制淬火时的温度。一般情况下.淬火温度取250~350℃之间，可获得较高的综合机械性能。
泊头市艺兴铸造厂(http://www.btyxzz.com)主要产品有搅拌机配件、灰铸铁件、减速机配件、机械加工、数控车床加工等业务。
