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铸钢件热处理的特点与工艺介绍

2012年03月31日

铸钢件热处理的一般问题
        铸钢件热处理是Fe-Fe3C相图为依据,控制铸钢件的显微组织,达到所要求的性能,它是重要的生产工序之一。热处理工序的生产质量直接关系到铸钢件的最终性能。
        铸钢件的铸态组织取决于化学成分和凝固结晶过程,一般存在较严重的枝晶偏析、组织极不均匀以及晶粒粗大和魏氏(或网状)组织等问题,需要通过
中频加热炉热处理消除或减轻其有害影响,改善铸钢件的力学性能。此外,由于铸钢件结构和壁厚的差异,同一铸件的各部位具有不同的组织状态,并产生相当大的残余内应力。因此,铸钢件(尤其是合金钢铸件)一般都以热处理状态供货。
一、铸钢件热处理的特点
1)铸钢件的铸态组织中,常有粗大枝晶及偏析。热处理时,其加热温度应稍高于同类成分的锻钢件,其奥氏体化保温时间也需适当延长。
2)某些合金钢铸件的铸态组织偏析严重。为消除其对铸件最终性能的影响,需采取均匀化处理措施。
3)对于形状复杂、壁厚相差较大的铸钢件,进行热处理时必须考虑截面效应和铸造应力因素。
4)铸钢件热处理时,必须根据其结构特点合理堆放,尽量避免铸件变形。
二、铸钢件热处理的主要工艺要素
         铸钢件的热处理由加热、保温和冷却三个阶段组成。其工艺参数的确定,均以保证
产品质量和节约成本为依据。铸钢件几种热处理规范示意图。铸钢件的热处理方式按加热和冷却条件不同,铸钢件的主要热处理方式有:退火正火、均匀化处理、淬火、回火、固溶处理、沉淀硬化、消除应力处理及除氢处理。退火是将铸钢件加热到,以上,保温一定时
间,冷却的热处理工艺。退火的目的是为消除铸造组织中的柱状晶、粗等轴晶、魏氏组织
和树枝状偏析,以改善铸钢力学性能。碳钢退火后的组织:亚共析铸钢为铁素体和珠光体,共析铸钢为珠光体,过共析铸钢为珠光体和碳化物。适用于所有牌号的铸钢件。几种退火处理工艺的加热规范示意图。为铸钢件常用退火工艺类型及其应用。正火(工艺代号) 正火是将铸钢件加热到,温度以上保温,使之完全奥氏体化,然后在静止空气中冷却的热处理工艺。图为碳钢的正火温度范围示意图。正火的目的是细化钢的组织,使其具有所需的力学性能,也可作为以后热处理的预备处理。正火与退火工艺的区别有两个:其一是正火加热温度要偏高些;其二是正火冷却较快些。经正火的铸钢强度稍高于退火铸钢,其珠光体组织较细。一般工程用碳钢及部分厚大、形状复杂的合金钢铸件多采用正火处理。
铸钢件的回火按温度不同可分为低温回火和高温回火。
(1)低温回火:一般在温度范围内进行。回火后可空冷、油冷或水冷。其
目的是在保留铸件高强度和硬度的条件下,消除淬火应力。主要用于渗碳、表面淬火及
要求高硬度的耐磨铸钢件。
(2)高温回火:高温回火温度为,保温适当时间后冷却。主要用于在淬火或正火后调整铸钢的组织,使之兼有高强度和良好韧性的碳钢和低、中合金钢铸件。回火脆性是制定合金钢铸件回火工艺时必须注意的问题。在下列两个温度范围内均可发生。在发生的脆性:经淬火成为马氏体组织的铸钢,在此温度范围内都会产生回火脆性。如稍高于此脆性温度区回火,则可消除此回火脆性。而且以后再在上述温度范围内回火时,也不会再出现回火脆性,故常称之为第一类回火脆性。在甚至发生的脆性:这对多数低合金铸钢都会发生,即发生铸钢的高温回火脆性。如将已在此温度范围内产生脆性的铸钢件再加热到或以上,之后在水或油中快冷,即可消除此种脆性。然而已消除脆性的铸件,如又加热到产生回火脆性的温度,脆性又会出现。这常称之为第二类回火脆性。 固溶处理(工艺代号) 固溶处理是将铸件加热至适当温度并保温,使过剩相充分溶解,然后快速冷却以获得过饱和固溶体的热处理工艺。固溶处理的主要目的是使碳化物或其他析出相溶解于固溶体中,获得过饱和的单相组织。一般奥氏体不锈耐热钢、奥氏体锰钢及沉淀硬化不锈耐热钢铸件均需经固溶处理。固溶温度的选择取决于钢种的化学成分和相图。奥氏体锰钢铸件一般;奥氏体镍铬不锈钢铸件为。铸钢中含碳量越高,难熔合金元素越多,则其固溶温度应越高。含铜的
沉淀硬化铸钢,由于铸态有硬质富铜相在冷却过程中沉淀,致使铸钢件硬度升高。为软
化组织、改善加工性能,铸钢件需经固溶处理。其固溶温度。经快冷后可得到铜的质量分数为的过饱和单相组织。沉淀硬化处理(时效处理) 铸件经固溶处理或淬火后,在室温或高于室温的适当温度保温,在过饱和固溶体中形成溶质原子偏聚区和(或)析出弥散分布的强化相而使金属硬化的处理称为沉淀硬化处理(或时效处理)。在高于室温下进行的称为人工时效。其实质是:在较高的温度下,自过饱和固溶体中析出碳化物、氮化物、金属间化合物及其他不稳定的中间相,并弥散分布于基体中,因而使铸钢的综合力学性能和硬度提高。时效处理的温度直接影响铸钢件的最终性能。时效温度过低,沉淀硬化相析出缓慢;温度过高,则因析出相的聚集长大引起过时效,而得不到最佳的性能。所以应根据铸钢件的牌号及规定的性能要求选用时效温度。奥氏体耐热铸钢时效温度一般,高强度沉淀硬化铸钢为时间。含铜的低合金钢和奥氏体耐热钢铸件以及低合金的奥氏体锰钢铸件多采用时效处理。
 

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