東莞QT800-2球墨鑄鐵方棒性能
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,鑄鐵的熱處理目的在于兩方面:
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、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)使零件變形甚至開(kāi)裂。
為釋放應(yīng)力常采用人工時(shí)效及自然時(shí)效兩種辦法。將鑄件加熱到大約500~560℃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;
自然時(shí)效是將鑄鐵件存放在室外6~18個(gè)月,讓應(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.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)程中因冷卻速度過(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鑄鐵件重新加熱到共析溫度以上(通常880~900℃),并保溫1~2h(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℃-500℃出爐空冷。在溫度700-780℃,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。
2.提高韌性的球墨鑄鐵退火
球墨鑄鐵在鑄造過(guò)程中此普通灰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℃并保溫足夠時(shí)間進(jìn)行高溫退火,再爐冷到600℃出爐變冷。
過(guò)程中基體中的滲碳體分解出石墨,自?shī)W氏體中析出石墨,這些石墨集聚于原球狀石墨周圍,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℃的共析溫度上下經(jīng)保溫后爐冷至600℃出爐變冷。
3.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℃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。
4.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,常將鑄鐵件淬火并低溫回火處理。工藝是:鑄件加熱到860-900℃的溫度,保溫讓原基體全部奧氏體化后再在油或熔鹽中冷卻實(shí)現(xiàn)淬火,
后經(jīng)250-350℃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℃的溫度保溫讓基體奧氏體化,
再在油或熔鹽中冷卻實(shí)現(xiàn)淬火,后經(jīng)500-600℃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)于軸類件的工作條件。
5.球墨鑄鐵的等溫淬火處理
球墨鑄鐵的等溫淬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)1100MPa,沖擊韌性AK≥32J。
處理工藝是:將球墨鑄鐵件加熱到830-870℃溫度保溫基體奧氏體化后,投入280-350℃的熔鹽中保溫,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。欲使鑄鐵具有高硬度,可以通過(guò)添加合金元素的方法。如Mn,Cr,Ni,Mo,V,Ti等金屬元素和Si,P等非金屬元素,從而形成不同系列的鑄鐵種類。
具體方法需要查關(guān)于鑄造合金類的書籍。
欲使鑄鐵具有耐高溫,可以在鑄鐵中添加Si,Al,Cr等,從而形成硅系、鋁系、鋁硅系和鉻系耐熱鑄鐵。
直接用鑄鐵坩堝來(lái)熔煉的金屬多為鋁合金、鋅合金、鉛合金、錫合金、銻合金等,鑄鐵坩堝的壽命取決于鑄鐵在高溫狀態(tài)下的氧化生長(zhǎng)速度,坩堝的氧化速度慢,則坩堝的壽命長(zhǎng)。
能阻止鑄鐵高溫下生長(zhǎng)的合金元素有Si,Al、Cr,Sb等。
一種耐高溫的鑄鐵材料 溫度在一千一百度以上 而且是在長(zhǎng)期這種溫度下使用 不能變形
最好能使用2~3個(gè)月以上每天用5~6個(gè)小時(shí)含碳量在2%以上的鐵碳合金。工業(yè)用鑄鐵一般含碳量為2%~4%。碳在鑄鐵中多以石墨形態(tài)存在,東莞日展企業(yè)
有時(shí)也以滲碳體形態(tài)存在。除碳外,鑄鐵中還含有1%~3%的硅,以及錳、磷、硫等元素。東莞日展合金鑄鐵還含有鎳、鉻、鉬、鋁、銅、硼、釩等元素。碳、硅是影響鑄鐵顯微組織和性能的主要元素。
鑄鐵可分為:①灰口鑄鐵。含碳量較高(2.7%~4.0%),碳主要以片狀石墨形態(tài)存在,斷口呈灰色,簡(jiǎn)稱灰鐵。熔點(diǎn)低(1145~1250℃),凝固時(shí)收縮量小,抗壓強(qiáng)度和硬度接近碳素鋼,減震性好。
用于制造機(jī)床床身、汽缸、箱體等結(jié)構(gòu)件。
②白口鑄鐵。碳、硅含量較低,碳主要以滲碳體形態(tài)存在,斷口呈銀白色。凝固時(shí)收縮大,易產(chǎn)生縮孔、裂紋。硬度高,脆性大,不能承受沖擊載荷。
多用作可鍛鑄鐵的坯件和制作耐磨損的零部件。
③可鍛鑄鐵。由白口鑄鐵退火處理后獲得,石墨呈團(tuán)絮狀分布,簡(jiǎn)稱韌鐵。其組織性能均勻,耐磨損,有良好的塑性和韌性。
用于制造形狀復(fù)雜、能承受強(qiáng)動(dòng)載荷的零件。
④球墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)球化處理后獲得,析出的石墨呈球狀,簡(jiǎn)稱球鐵。比普通灰口鑄鐵有較高強(qiáng)度、較好韌性和塑性。
用于制造內(nèi)燃機(jī)、汽車零部件及農(nóng)機(jī)具等。
⑤蠕墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)蠕化處理后獲得,析出的石墨呈蠕蟲狀。力學(xué)性能與球墨鑄鐵相近,鑄造性能介于灰口鑄鐵與球墨鑄鐵之間。
用于制造汽車的零部件。⑥合金鑄鐵。普通鑄鐵加入適量合金元素(如硅、錳、磷、鎳、鉻、鉬、銅、鋁、硼、釩、錫等)獲得。
合金元素使鑄鐵的基體組織發(fā)生變化,從而具有相應(yīng)的耐熱、耐磨、耐蝕、耐低溫或無(wú)磁等特性。用于制造礦山、化工機(jī)械和儀器、儀表等的零部件。
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)致缺口敏感性較鋼高,因此鑄鐵熱處理中冷卻速度(尤其淬火)要嚴(yán)格控制。
三、鑄鐵的表面熱處理
鑄鐵件表面熱處理的目的是改善鑄鐵件的抗磨性能。鋼中的感應(yīng)加熱淬火,激光加熱淬火,軟氮化等工藝均適用鑄鐵。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。
激光加熱鑄鐵件加熱速度很快,空冷后工件就可形成一層高碳馬氏體組織的硬化層,因而抗磨損能力大為增強(qiáng)。
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。
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