机床床身铸铁的热处理工艺

热处理一般不改变工件的形状而是通过改变工件内部的显微组织，或改变铸铁平台和机床表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。下面介绍一下机床床身铸铁的热处理工艺。

第一，球铁的多温淬火；球铁经等温淬火后可以获得高强度，同时兼有较好的塑性和韧性。多温淬火加热温度的选择主要考虑使原始组织全部A化、不残留F，同时也避免A晶粒长大。加热温度一般采用Afc1以上30~50℃，等温处理温度为0~350℃以保证获得具有综合机械性能的下贝氏体组织。稀土镁铝球铁等温淬火后σb=1200~1400MPa，

αk=3~3.6J/cm2，HRC=47~51。但应注意等温淬火后再加一道回火工序。

第二，消除应力退火；由于铸件壁厚不均匀，在加热，冷却及相变过程中，会产生效应力和组织应力。另外大型零件在机加工之后其内部也易残存应力，所有这些内应力都必须消除。去应力退火通常的加热温度为500~550℃保温时间为2~8h，然后炉冷(灰口铁)或空冷(球铁)。采用这种工艺可消除铸件内应力的90~95%，但铸铁组织不发生变化。若温度超过550℃或保温时间过长，反而会引起石墨化，使铸件强度和硬度降低。

第三，消除铸件白口的高温石墨化退火；铸件冷却时，表层及薄截面处，往往产生白口。白口组织硬而脆、加工性能差、易剥落。因此必须采用退火(或正火)的方法消除白口组织。退火工艺为:加热到550-950℃保温2~5h，随后炉冷到500—550℃再出炉空冷。在高温保温期间，游高渗碳体和共晶渗碳体分解为石墨和A，在随后护冷过程中二次渗碳体和共析渗碳体也分解，发生石墨化过程。由于渗碳体的分解，导致硬度下降，从而提高了切削加工性。

第四，球铁的正火；球铁正火的目的是为了获得珠光体基体组织，并细化晶粒，均匀组织，以提高铸件的机械性能。有时正火也是球铁表面淬火在组织上的准备、正火分高温正火和低温正火。高温正火温度一般不超过950~980℃，低温正火一般加热到共折温度区间820~860℃。正火之后一般还需进行四人处理，以消除正火时产生的内应力。

第五，球铁的淬火及回火；为了提高球铁的机械性能，一般铸件加热到Afc1以上

30~50℃(Afc1代表加热时A形成终了温度)，保温后淬入油中，得到马氏体组织。为了适当降低淬火后的残余应力，一般淬火后应进行回火，低温回火组织为回火马氏作加残留贝氏体再加球状石墨。这种组织耐磨性好，用于要求高耐磨性，高强度的零件。中温回火温度为350—500℃回火后组织为回火屈氏体加球状石墨，适用于要求耐磨性好、具有一定效稳定性和弹性的厚件。高温回火温度为500—60D℃，回火后组织为回火索氏作加球状石墨，具有韧性和强度结合良好的综合性能，因此在生产中广泛应用。

第六，化学热处理；对于要求表面耐磨或抗氧化、耐腐蚀的铸件，可以采用类似于钢的化学热处理工艺，如气体软氯化、氯化、渗硼、渗硫等处理。

此工艺关系到机床产品的使用效果和效率，因此我们要更加重视。

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球墨铸铁热处理方法之探讨

球墨铸铁热处理方法之探讨陆卫倩：（上海电机学院机械工程学院，上海200240）中国铸造装备与技术4／2010 高级工程师，原任上海机床厂有限公司磨床研究所高级工程师，现任上海电机学院副教授，主要从事零件失效分析和金属材料热处理本文详细介绍了球墨铸铁件的各种热处理工艺，并简单介绍了纳米技术在球墨铸铁件表面处理中的应用。从文献资料来看，经纳米技术表面处理后的球墨铸铁件具有良好的自润性、良好的耐磨性、良好的耐蚀性，因此是一种非常有前途的表面处理。众所周知：热处理是一项改进金属材料品质的方法，借助热处理可以改变或影响铸铁的组织及性质，同时还可获得更高的强度、硬度和耐磨性等。铸铁热处理的种类繁多，但基本上可分成两大类：第一类是组织构造不会由热处理而发生变化或者也不应该发生改变的，第二类则是基本的组织结构发生变化者。第一种热处理主要是用于消除内应力，热处理后组织、强度及其它力学性质等没有因热处理而发生明显变化。第二种热处理能使基体组织发生明显的变化，这种热处理大致分为五类：①退火：其目的主要在于分解碳化物，降低铸铁的硬度，提高加工性能；②正火：其目的主要用于改进铸铁组织、获得均匀分布的力学性能；③淬火：其目的主要是为了获得比较高的硬度和表面耐磨性；④表面硬化处理：其目的主要是获得表面硬化层，同时得到较高的表面耐磨性；⑤析出硬化处理：其目的主要是为获得更高强度。铸铁种类繁多，有灰口铸铁、白口铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁等等，它们的组织结构也各不相同。一般根据凝固过程中的析出物———共晶石墨或共晶碳化物来分类:基体内主要含片状石墨者称之为灰铸铁，主要含碳化物者称之为白口铸铁。事实上白口铸铁由于具有很高的硬度与脆性用途较少；而灰铸铁的性质主要是由共晶石墨的形状与大小而定，这些析出的石墨无法经由热处理予以改进，因此具有非常低的强度及硬度。但若铁液添加镁及稀土金属能使石墨在凝固过程中以球状析出成为球墨铸铁，那么情况就有所不同。由于球墨铸铁其性质与基体相同的钢接近，故通过热处理可使强度、硬度明显提高，弹性模数、伸长率也有不同程度的提高。但是不同的热处理对球墨铸铁的作用完全不同，在工程上用的比较多的是退火、正火和析出硬化处理；事实上球墨铸铁同样可以通过调质、等温淬火处理以及渗氮、渗硼和低温气体碳氮共渗来改善其力学性能。下面就球墨铸铁的热处理方法予以探讨。【1】球墨铸铁的常规热处理 1.1退火处理若要提高球墨铸铁的韧性可采用退火处理。球墨铸铁在铸造过程中比普通灰口铸铁的白口倾向大，内应力也较大，球墨铸铁件很难得到纯粹的铁素体或珠光体基体。为提高球墨铸铁件的延性或韧性，可将球墨铸铁件重新加热到900～950℃并保温足够时间进行高温退火，再炉冷到600℃出炉变冷。在此过程中基体中的渗碳体会分解出石墨，奥氏体中会析出石墨，这些石墨集聚于原球状石墨周围，基体则全转换为铁素体，从而提高球墨铸铁的韧性。若铸态组织由（铁素体＋珠光体）为基体+球状石墨组成，那么只需将球墨铸铁件重新加热到700～760℃的共析温度上下经保温后炉冷至600℃出炉变冷，就能将珠光体中渗碳体分解转换为铁素体及球状石墨来提高其韧性。 1.2正火处理

高铬铸铁热处理工艺

高铬铸铁热处理工艺化学成分:C2.05，Si1.40，Mn0.78，Cr26.03，Ni0.81，Mo0.35 1、常用的高铬铸铁的热处理工艺是加热到950~1000℃，经保温空冷淬火后再进行 200~260℃的低温回火。 2、2、高温团球化处理1140~1180℃保温16h空冷却，可以明显提高冲击韧度和耐磨性能。高温团球化处理可使碳化物全部呈团球状，可消除或减少大块状和连续网状碳化物对基体的隔裂作用，经团球化的碳化物受到更加均匀的基体支撑，特别受到一定数量的奥氏体的支撑。如果适当减少保温时间，对薄截面零件也可以取得效果。该工艺的不足是工艺消耗热能较多。加热到1050℃，经保温空淬火后再进行550℃的回火,效果会怎么样? 要控制加热速度，最好在650? ?? ?750? ?? ?? ? 850? ?? ? 时保温一定时间。我以前做过，正火就可以了。硬度能做到61----65HRC 成熟工艺是：铸造后软化退火，便于加工，加工后空冷淬火加低温去应力回火。使用硬度一般要求为HRC58-62，多用于比如渣浆泵零部件等耐磨易损件。我们这里是高铬生产基地，一般提供Cr24，Cr26，Cr28，Cr15Mo3等，价格是不便宜的。价格要包括中间的软化退火和精加后的淬火及回火。楼主的材料应该叫Cr26 做高铬磨球的，Cr%=10.2~10.5%，C%=2.2~2.7%，Si、S双零以下，要求硬度HRC>58 我们现在用的是淬火液淬火，淬火工艺参数是：650度保温2小时，升温到960度保温3.5小时淬火；回火温度380~400，保温4~6小时。磨球规格φ40-φ80。工艺是1050淬火+250~350回火金属耐磨材料在水泥企业的研究和应用 [摘要] 本文从金属耐磨材料的概述、水泥企业常用的耐磨材料以及根据磨损原理具体的选用金属耐磨材料,对金属耐磨材料进行了研究、分析,对其他选用金属耐磨材料给予一定的参考和借鉴。 [关键词] 金属耐磨材料水泥企业研究应用一、金属耐磨材料的概述材料的耐磨性不仅决定于材料的硬度Hm,而且更主要的是决定于材料硬度Hm和磨料硬度Ha的比值。当Hm/Ha比值超过一定值后,磨损量便会迅速降低。当Hm/Ha≤0.5-0.8时为硬磨料磨损,此时增加材料的硬度对材料的耐磨性增加不大。当Hm/Ha>0.5-0.8时为软磨料磨损,此时增加材料的硬度,便会迅速地提高材料的耐磨性。金属耐磨材料一般都指的是耐磨钢,能抵抗磨料磨损的钢。这类钢还没有成为一个完全独立的钢种,其中公认的耐磨钢是高锰钢。二、水泥企业主要使用的耐磨钢

球墨铸铁的热处理方式

除了可锻铸铁球墨铸铁退火将渗碳体分解为团絮状石墨外，铸铁的热处理目的在于两方面：一是改变基体组织，改善铸铁性能，二是消除铸件应力。值得注意的是：铸件的热处理不能改变铸件原来的石墨形态及分布，即原来是片状或球状的石墨热处理后仍为片状或球状，同时它的尺寸不会变化，分布状况不会变化。一、时效铸造过程中铸铁件由表及里冷却速度不一样，形成铸造内应力，若不消除，在切削加工及使用过程中它会使零件变形甚至开裂。为释放应力常采用人工时效及自然时效两种办法。将铸件加热到大约500~560℃保温一定时间，接着随炉冷取出铸件空冷，这种时效为人工时效；自然时效是将铸铁件存放在室外6~18个月，让应力自然释放，这种时效可将应力部分释放，但因用的时间长，效率低，已不太采用。二、改善铸铁件整体性能为目的热处理为改善铸铁件整体性能常有消除白口退火，提高韧性的球墨铸铁退火，提高球墨铸铁强度的正火、淬火等。 1.消除白口退火普通灰口铸铁或球墨铸件表面或薄壁处在铸造过程中因冷却速度过快出现白口，铸铁件无法切削加工。为消除白口降低硬度常将这类铸铁件重新加热到共析温度以上(通常880～900℃)，并保温1～2h（若铸铁Si含量高，时间可短）进行退火，渗碳体分解为石墨，再将铸铁件缓慢冷却至400℃-500℃出炉空冷。在温度700-780℃，即共析温度附近不宜冷速太慢，以便渗碳体过多的转变为石墨，降低了铸铁

件强度。 2.提高韧性的球墨铸铁退火球墨铸铁在铸造过程中此普通灰口铸铁的白口倾向大，内应力也较大，铸铁件很难得到纯粹的铁素体或珠光体基体，为提高铸铁件的延性或韧性，常将铸铁件重新加热到900-950℃并保温足够时间进行高温退火，再炉冷到600℃出炉变冷。过程中基体中的渗碳体分解出石墨，自奥氏体中析出石墨，这些石墨集聚于原球状石墨周围，基体全转换为铁素体。若铸态组织由(铁素体＋珠光体)基体，以及球状石墨组成，为提高韧性，只需将珠光体中渗碳体分解转换为铁素体及球状石墨，为此将铸铁件重新加热到700-760℃的共析温度上下经保温后炉冷至600℃出炉变冷。 3.提高球墨铸铁强度的正火球墨铸铁正火的目的是将基体组织转换为细的珠光体组织。工艺过程是将基体为铁素体及珠光体的球墨铸铁件重新加热到850-900℃温度，原铁素体及珠光体转换为奥氏体，并有部分球状石墨溶解于奥氏体，经保温后空冷奥氏体转变为细珠光体，因此铸件的强度提高。 4.球墨铸铁的淬火并回火处理球墨铸造件作为轴承需要更高的硬度，常将铸铁件淬火并低温回火处理。工艺是：铸件加热到860-900℃的温度，保温让原基体全部奥氏体化后再在油或熔盐中冷却实现淬火，后经250-350℃加热保温回火，原基体转换为回火马氏体及残留奥氏体组织，原球状石墨形态不变。

铸铁的热处理

铸铁的热处理按工艺目的不同，铸铁热处理主要可以分为以下几种： (1) 去应力退火热处理； (2) 石墨化热处理； (3) 改变基体组织热处理。本章简要介绍上述热处理工艺的理论基础和工艺特点。第一节去应力退火热处理去应力退火就是将铸件在一定的温度下保温，然后缓慢冷却，以消除铸件中的铸造残留应力。对于灰口铸铁，去应力退火可以稳定铸件几何尺寸，减小切削加工后的变形。对于白口铸铁，去应力退火可以避免铸件在存放、运输和使用过程中受到振动或环境发生变化时产生变形甚至自行开裂。一、铸造残留应力的产生铸件在凝固和以后的冷却过程中要发生体积收缩或膨胀，这种体积变化往往受到外界和铸件各部分之间的约束而不能自由地进行，于是便产生了铸造应力。如果产生应力的原因消除后，铸造应力随之消除，这种应力叫做临时铸造应力。如果产生应力的原因消除后铸造应力仍然存在，这种应力叫做铸造残留应力。铸件在凝固和随后的冷却过程中，由于壁厚不同，冷却条件不同，其各部分的温度和相变程度都会有所不同，因而造成铸件各部分体积变化量不同。如果此时铸造合金已经处于弹性状态，铸件各部分之间便会产生相互制约。铸造残留应力往往是这种由于温度不同和相变程度不同而产生的应力。二、去应力退火的理论基础研究表明，铸造残留应力与铸件冷却过程中各部分的温差及铸造合金的弹性模量成正比。过去很长的时期里，人们认为铸造合金在冷却过程中存在着弹塑性转变温度，并认为铸铁的弹塑性转变温度为400C左右。基于这种认识，去应力退火的加热温度应是400C。但是，实践证明这个加热温度并不理想。近期的研究表明，合金

材料不存在弹塑性转变温度，即使处于固液共存状态的合金仍具有弹性。为了正确选择去应力退火的加热温度，首先让我们看看铸铁在冷却过程中应力的变化情况。图8—1是用应力框测定的灰铸铁冷却过程中粗杆内应力的变化曲线。图8—1灰铸铁应力变化曲线在a点前灰铸铁细杆已凝固完毕，粗杆处于共晶转变期，粗杆石墨化所产生的膨胀受到细杆的阻碍，产生压应力，到达a点时，粗杆的共晶转变结束，应力达到极大值。从a点开始，粗杆冷却速度超过细杆，二者温差逐渐减小，应力随之减小，到达b点时应力降为零。此后由于粗杆的线收缩仍然大于细杆，加上细杆进入共析转变后石墨析出引起的膨胀，粗杆中的应力转变为拉应力。到达c点时粗杆共析转变开始，细杆共析转变结束，两杆温差再次增大，粗杆受到的拉应力减小。到达d点时，粗杆受到的拉应力降为零，粗杆所受到的应力又开始转变为压应力。从e点开始，粗杆的冷却速度再次大于细杆，两杆的温差再次减小，粗杆受到的压应力开始减小到达 f 点时，应力再度为零。此时两杆仍然存在温差，粗杆的收缩速度仍然大于细杆，在随后的冷却过程中，粗杆所受到的拉应力继续增大。

铸铁热处理

铸铁热处理按工艺目的不同，铸铁热处理主要可以分为以下几种： (1)去应力退火热处理；(2)石墨化热处理；(3)改变基体组织热处理。本章简要介绍上述热处理工艺的理论基础和工艺特点。第一节去应力退火热处理去应力退火就是将铸件在一定的温度下保温，然后缓慢冷却，以消除铸件中的铸造残留应力。对于灰口铸铁，去应力退火可以稳定铸件几何尺寸，减小切削加工后的变形。对于白口铸铁，去应力退火可以避免铸件在存放、运输和使用过程中受到振动或环境发生变化时产生变形甚至自行开裂。一、铸造残留应力的产生铸件在凝固和以后的冷却过程中要发生体积收缩或膨胀，这种体积变化往往受到外界和铸件各部分之间的约束而不能自由地进行，于是便产生了铸造应力。如果产生应力的原因消除后，铸造应力随之消除，这种应力叫做临时铸造应力。如果产生应力的原因消除后铸造应力仍然存在，这种应力叫做铸造残留应力。铸件在凝固和随后的冷却过程中，由于壁厚不同，冷却条件不同，其各部分的温度和相变程度都会有所不同，因而造成铸件各部分体积变化量不同。如果此时铸造合金已经处于弹性状态，铸件各部分之间便会产生相互制约。铸造残留应力往往是这种由于温度不同和相变程度不同而产生的应力。二、去应力退火的理论基础研究表明，铸造残留应力与铸件冷却过程中各部分的温差及铸造合金的弹性模量成正比。过去很长的时期里，人们认为铸造合金在冷却过程中存在着弹塑性转变温度，并认为铸铁的弹塑性转变温度为400℃左右。基于这种认识，去应力退火的加热温度应是400℃。但是，实践证明这个加热温度并不理想。近期的研究表明，合金材料不存在弹塑性转变温度，即使处于固液共存状态的合金仍具有弹性。为了正确选择去应力退火的加热温度，首先让我们看看铸铁在冷却过程中应力的变化情况。图1是用应力框测定的灰铸铁冷却过程中粗杆内应力的变化曲线。图1 灰铸铁应力变化曲线

可锻铸铁与球墨铸铁

湘西民族职业技术学院备课用纸课题：可锻铸铁与球墨铸铁讲授节数2节授课班级11-5高模具1 11-5高数控1 11-5高数控2 11-5高数控3 11-5高数控4 授课日期星期日/ 月星期日/ 月星期日/ 月星期日/ 月星期日/ 月教学目的要求：掌握可锻铸铁化学成分；了解可锻铸铁的性能及用途；掌握可锻铸铁的牌号表示方法；了解球墨铸铁的性能；了解球墨铸铁常用热处理工艺种类；掌握球墨铸铁的牌号表示方法。学会正确识别可锻铸铁与球墨铸铁；能正确选用球墨铸铁常用热处理方法。教学重点：1、可锻铸铁化学成分； 2、可锻铸铁的性能及用途； 3、球墨铸铁的性能。教学难点：1、可锻铸铁的牌号表示方法； 2、球墨铸铁常用热处理； 3、球墨铸铁的牌号。作业布置：配套习题册一、5.6.7.8. 二、6.7.8.9.10. 三、4.5.6。教具：三角板一只。教学过程转下页课后小结：本次课重点在于学习可锻铸铁及球墨铸铁的组织、性能及牌号，难点在于可锻铸铁及球墨铸铁的热处理工艺。通过学习本节内容，再联系前面第六章学习过的钢的热处理工艺加于比较，看看铸铁的热处理于钢的热处理工艺有何异同。注意一点可锻铸铁是不可以锻造的哦，而球墨铸铁的性能是所有几种铸铁中力学性能最好的。

可锻铸铁，由一定化学成分的铁液浇注成白口坯件，再经退火而成的铸铁，有较高的强度、塑性和冲击韧度，可以部分代替碳钢。可锻铸铁白口铸铁通过石墨化退火处理得到的一种高强韧铸铁。有较高的强度、塑性和冲击韧度，可以部分代替碳钢。它与灰口铸铁相比，可锻铸铁有较好的强度和塑性，特别是低温冲击性能较好，耐磨性和减振性优于普通碳素钢。这种铸铁因具有-定的塑性和韧性，所以俗称玛钢、马铁，又叫展性铸铁或韧性铸铁。 8.2.1 可锻铸铁化学成分首先浇注成白口铸铁件,然后经可锻化退火(可锻化退火使渗碳体分解为团絮状石墨)而获得可锻铸铁件。可锻铸铁的化学成分是： wC=2.2%～2.8%，wSi=1.0%～1.8%，wMn=0.3%～0.8%，wS≤0.2%，wP≤0.1%。可锻铸铁的组织有二种类型：（1）铁素体(F)+团絮状石墨(G)；（2）珠光体(P)+团絮状石墨(G)。 8.2.2 可锻铸铁的性能及用途 1. 可锻铸铁的性能白口铸铁的切削加工性能极差，但是经过高温回火后，有较高的强度和可塑性，可以切削加工。由于可锻铸铁中的石墨呈团絮状，对基体的割裂作用较小,因此它的力学性能比灰铸铁高，塑性和韧性好，但可锻铸铁并不能进行锻压加工。可锻铸铁的基体组织不同，其性能也不一样，其中黑心可锻铸铁具有较高的塑性和韧性，而珠光体可锻铸铁具有较高的强度，硬度和耐磨性。 2. 可锻铸铁的用途黑心可锻铸铁的强度、硬度低，塑性、韧性好，用于载荷不大、承受较高冲击、振动的零件。珠光体基体可锻铸铁因具有高的强度、硬度，用于载荷较高、耐磨损并有一定韧性要求的重要零件。 8.2.3 可锻铸铁的牌号表示方法 1. 牌号表示方法可锻铸铁的牌号是由“KTH”（“可铁黑”三字汉语拼音字首）或“KTZ”

铸铁件的时效处理及方法

铸铁件的时效处理时效处理可分为自然时效和人工时效两种。自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发生形，从而使残余应力消除或减少，人工时效是将铸件加热到550～650℃进行去应力退火，它比自然时效节省时间，残余应力去除较为彻底. 振动时效技术发展史使用振动处理方法消除或均化金属件的残余应力，以代替热时效（焖火）。这种新技术在国外被称作：“Ｖibratory Stress Relief Method”（简称VSR）引进我国后又称“振动时效”该技术源于美国发展和应用于英国、法国、前苏联。据统计，目前世界上正在使用的VSR 设备有一万台以上，许多国家都已将振动时效定为某些机械构件必须采用的标准工艺，我国的振动时效技术经过科研人员的不懈努力在机理和应用上取得了突破性的进展，一些技术指标已达到或超过国外同类设备的先进水平。人工时效是退火吗？对于铸铁件来说，人工时效就是热时效。也就是一种能够快速降低铸件内应力的退火工艺。时效现在有三种方式：自然时效、人工时效、振动时效。自然时效和热时效，即工件露天长时间放置，由于温度的自然变化以及其它环境变化使工件的尺寸日趋稳定。一般说来这需长达两年的时间。用木锤敲击工件，用风握直接振动等，在实际生产中都有应用，有人认为用机械施加工件即相当于加速自然时效，这种方法在国外早有专刊。它的基本原理就是采用激振器的周期外力－激振力的作用下，使之与工件发生共振（激振器产生与工件本征频率相一致的振动频率）。从而获得相当大的振动能量，这种能量可以和热能相比的、共振中交变的初应力与残余应力相叠加，驱使工件产生更大的振动，发生局部屈服，使晶体内部错位和晶界产生微观滑移，引起微量塑性变形，促使大量错位一部分钉轧在杂质上，另一部分聚集到晶粒间界上，另外还有一部分错位获得足够大的能量，可以穿过晶界而进入另一个晶粒内，这样从总体看工件的残余应力得到松弛或均化，在宏观上表现为尺寸稳定、刚度、耐腐蚀性、耐疲劳性提高，金属内耗下降，塑性得到改善。由于晶粒内位错大量聚集在晶界和杂志上，所以造成各个晶粒内应力的完全不均匀性，使微观应力提高。由此错位处在更大的大型应力场内，滑移阻尼增大，所以位错再滑移是非常困难的。振动时效消除残余应力就是将激振器紧紧固定于工件上施加机械振动，工件放置于橡胶块或者其他弹性支撑上，以防止地面对振动的阻尼作用，振动频率通过控制器控制调节电机转速获得，频率通常在167HZ以内，整个设备消耗电能很低，一般不超过1KW，对于大多数工件，15分钟振动即可消除或均化应力，使工件尺寸稳定精度提高，处理的工件重量从几十公斤到上百吨。时效三种方式：对于铸铁件来说，人工时效就是热时效。也就是一种能够快速降低铸件内应力的退火工艺。时效现在有三种方式：自然时效、人工时效、振动时效。自然时效和热时效，即工件露天长时间放置，由于温度的自然变化以及其它环境变化使工件的尺寸日趋稳定。一般说来这需长达两年的时间。用木锤敲击工件，用风握直接振动等，在实际生产中都有应用，有人认为用机械施加工件即相当于加速自然时效，这种方法在国外早有专刊。它的基本原理就是采用激振器的周期外力－激振力的作用下，使之与工件发生共振（激振器产生与工件本征频率相一致的振动频率）。从而获得相当大的振动能量，这种能量可以和热能相比的、共振中交变的初应力与残余应力相叠加，驱使工件产生更大的振动，发生局部屈服，使晶体内部错位和晶界产生微观滑移，引起微量塑性变形，促使大量错位一部分钉轧在杂质上，另一部分聚集到晶粒间界上，另外还有一部分错位获得足够大的能量，

铸铁的热处理工艺

铸铁的热处理工艺 newmaker 铸铁的热处理和钢的热处埋有相同之处，也有不同之处。铸铁的热处理一般不能改善原始组织中石墨的形态和分布状况。对灰口铸铁来说，由于片状石墨所引起的应力集中效应是对铸铁性能起主导作用的困素，因此对灰口铸铁施以热处理的强化效果远不如钢和球铁那样显著。故友口铸铁热处理工艺主要为退火、正火等。对于球铁来说，由于石墨呈球状，对基体的割裂作用大大减轻，通过热处理可使基作组织充分发挥作用，从而可以显著改善球性的机械性能。故球铁像钢一样，其热处理工艺有退火、正火、调质、多温淬火、感应加热淬火和表面化学热处理等。 1.消除应力退火由于铸件壁厚不均匀，在加热，冷却及相变过程中，会产生效应力和组织应力。另外大型零件在机加工之后其内部也易残存应力，所有这些内应力都必须消除。去应力退火通常的加热温度为500～550℃保温时间为2～8h ，然后炉冷（灰口铁）或空冷（球铁）。采用这种工艺可消除铸件内应力的90～95％，但铸铁组织不发生变化。若温度超过550℃或保温时间过长，反而会引起石墨化，使铸件强度和硬度降低。 2.消除铸件白口的高温石墨化退火铸件冷却时，表层及薄截面处，往往产生白口。白口组织硬而脆、加工性能差、易剥落。因此必须采用退火（或正火）的方法消除白口组织。退火工艺为：加热到550－950℃保温2～5 h ，随后炉冷到 500—550℃再出炉空冷。在高温保温期间，游高渗碳体和共晶渗碳体分解为石墨和A ，在随后护冷过程中二次渗碳体和共析渗碳体也分解，发生石墨化过程。由于渗碳体的分解，导致硬度下降，从而提高了切削加工性。 3.球铁的正火球铁正火的目的是为了获得珠光体基体组织，并细化晶粒，均匀组织，以提高铸件的机械性能。有时正火也是球铁表面淬火在组织上的准备、正火分高温正火和低温正火。高温正火温度一般不超过950～980℃，低温正火一般加热到共折温度区间820～860℃。正火之后一般还需进行四人处理，以消除正火时产生的内应力。

球墨铸铁的热处理

球墨铸铁的热处理目前球墨铸铁所采用的热出库工艺有：消除内应力的低温退火；高温石墨化退火；低温石墨化退火；正火与回火；淬火与回火；等温淬火等。球墨铸铁的表面淬火正在扩大应用。对球墨铸铁的化学热处理也在研究应用。 1 球墨铸铁消除内应力的低温退火球墨铸铁与灰口铸铁比较，容易产生较高的内应力，一般高1-2倍，与白口铸铁的内应力差不多。消除内应力低温退火的工艺过程是：将铸铁加热到Ac1以下某一温度，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却使铸铁完全过渡到稳性温度范围，至200-250℃即出炉空冷。球墨铸铁消除内应力的倾向性与金属基体有关，珠光体球墨铸铁比铁素体基体为小。例如当退火温度为600℃时，对于珠光体+铁素体和铁素体基体的球墨铸铁保温15小时后可完全消除内应力。而对于珠光体基体的球墨铸铁，要完全消除内应力保温时间长达63小时。但都比钢的消除倾向大。在保温的前2-3小时内消除内应力的效果最为显著。退火温度愈高，则内应力消除的愈快，愈安全。目前工厂一般按下述工艺进行：加热速度控制在60-120℃/小时的范围内。避免产生新的内应力。加热温度一般控制在550-650℃之间。对于珠光体基体的球墨铸铁，考虑到当加热温度超过600℃后，可能发生共析渗碳体的石墨化和粒化。所以加热温度适当降低为550-620℃为宜。保温时间为2-8小时。然后随炉缓冷（冷却速度为30-60℃/小时）至200-250℃出炉空冷。采用该工艺退火，可消除铸件中残余应力之90-95%。 2球墨铸铁的高温石墨化退火

球墨铸铁具有较大的向心倾向性。在生产过程中常常由于化学成分选择不当，球化剂加入量过多或孕育剂量不足而造成铸件中出项大量的奥氏体或自由渗碳体；有时由于球墨铸铁中磷量过高或磷的严重偏析倾向，甚至在含磷量为0.05%时就会出现磷共晶。当自由渗碳体和磷共晶总量超过3%时，就使铸件的机械性能变坏，加工困难。在这种情况下就必须采用高温石墨化的方法来予以消除。球墨铸铁高温石墨化退火的工艺是：将铸铁件加热至Ac3+(30-50℃)，保温一段时间进行第一阶段石墨化，然后根据对球墨铸铁基体要求的不同采用不同的冷却方式。加热温度一般为900-960℃。保温时间一般为1-4小时。高温石墨化以后的冷却，则是根据对球墨铸铁基体的组织要求而定。如果要求获得高韧性的铁素体基体，则在高温保温待第一阶段石墨化完成后，随炉冷却到720-760℃保温进行第二阶段石墨化，以后再炉冷至600℃出炉空冷;也可以直接从高温缓慢冷却通过共析转变温度范围至600℃时出炉空冷，使奥氏体在缓慢冷却过程中直接分解为铁素体及石墨。这时球墨铸铁组织为铁素体+球状石墨。如果要求基体为珠光体，则高温保温后即出炉进行空冷。这时铸铁组织为索氏体型珠光体+少量片状铁素体〔＜10%〕+球状石墨。

灰铸铁的热处理

灰铸铁的热处理退火 1.去应力退火为了消除铸件的残余应力，稳定其几何尺寸，减少或消除切削加工后产生的畸变，需要对铸件进行去应力退火。去应力退火温度的确定，必须考虑铸铁的化学成分。普通灰铸铁当温度起过550℃时，即可能发生部分渗碳体的石墨化和粒化，使强度和硬度降低。当含有合金元素时，渗碳体开始分解的温度可提高到650℃左右。通常，普通灰铸铁去应力退火温度以550℃为宜，低合金灰铸铁为600℃，高合金灰铸铁是可提高到650℃，加热速度一般选用60～120℃/h.保温时间决定于加热温度、铸件的大小和结构复杂程度以及对消除应力程度的要求。铸件去应力退火的冷却速度必须缓慢，以免产生二次残余内应力，冷却速度一般控制在20～40℃/h，冷却到200～150℃以下，可出炉空冷。一些灰铸铁件的去应力退火规范示于表1. 2.石墨化退火灰铸铁件进行石墨化退火是为了降低硬度，改善加工性能，提高铸铁的塑性和韧性。若铸件中不存在共晶渗碳体或其数量不多时，可进行低温石墨化退火；当铸件中共晶渗碳体数量较多时，须进行高温石墨化退火。（1）低温石墨化退火，铸铁低温退火时会出现共析渗碳体石墨化与粒化，从而使铸件硬度降低，塑性增加。灰铸铁低温石墨化退火工艺是将铸件加热到稍低于Ac1下限温度，保温一段时间使共析渗碳体分解，然后随炉冷却。

（2）高温石墨化退火，高温石墨化退火工艺是将铸件加热至高于Ac1上限以上的温度，使铸铁中的自由渗碳体分解为奥氏体和石墨，保温一段时间后根据所要求的基体组织按不同的方式进行冷却。正火灰铸铁正火的目的是提高铸件的强度、硬度和耐磨性，或作为表面淬火的预备热处理，改善基体组织。一般的正火是将铸件加热到Ac上限+30～50℃，使原始组织转变为奥氏体，保温一段时间后出炉空冷。形状复杂的或较重要的铸件正火处理后需再进行消除内应力的退火。如铸铁原始组织中存在过量的自由渗碳体，则必须先加热到Ac1上限+50～100℃的温度，先进行高温石墨化以消除自由渗碳体在正火温度范围内，温度愈高，硬度也愈高。因此，要求正火后的铸铁具有较高硬度和耐磨性时，可选择加热温度的上限。正火后冷却速度影响铁素体的析出量，从而对硬度产生影响。冷速愈大，析出的铁素体数量愈少，硬度愈高。因此可采用控制冷却速度的方法）（空冷、风冷、雾冷），达到调整铸铁硬度的目的。淬火与回火 1.淬火铸铁淬火工艺是将铸件加热到Ac1上限+30～50℃的温度，一般取850～900℃，使组织转变成奥氏体，并在此温度下保温，以增加碳在奥氏体中的溶解度，然后进行淬火，通常采用油淬。对于形状复杂或大型铸件应缓慢加热，必要时可在500～650℃预热，以避免不均匀加热而造成开裂。随奥氏体化温度升高，淬火后的硬度越高，但过高的奥氏体化温度，不但增加铸铁变形和开裂的危险，并产生较多的残留奥氏体，使硬度下降。灰铸铁的淬透性与石墨大小、形状、分布、化学成分以及奥氏体晶粒度有关。

铝合金铸件热处理操作规程

铝合金铸件热处理操作规程所属分类：生产管理制度作者：[] 发布日期：2005-9-19 【字体：大中小】 1 定义及其目的热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度，升到某一相应温度下保温一定时间以一定的速度冷却，改变其合金组织。其主要目的是：提高力学性能，增强耐腐性能，改善加工性能，获得尺寸的稳定性。 2 热处理工艺分类 2．1 退火： 2．1．1 定义：退火就是将铝合金铸件加热到较高温度（一般300℃左右），保温一定时间，随炉冷却到室温的工艺。 2．1．2 目的：消除内应力，稳定尺寸，减少变形，增大塑性。 2．2 固溶处理： 2．2．1 定义：固溶处理就是把铸件加热到尽可能高的温度（接近于共晶的熔点），在该温度下保持足够长的时间，并随后快速冷却。 2．2．2 目的：提高铸件的强度和塑性，改善合金的耐腐蚀性能。 2．3 时效处理： 2．3．1 定义：时效处理就是将铸件加热到某一温度，保温一定时间后出炉，在空气中缓慢冷却到室温的工艺。 2．3．2 分类： 2．3．2．1 不完全人工时效：它是采用比较低的时效温度或较短的保温时间，目的是为了获得优良的综合力学性能，即比较高的强度，良好的塑性和韧性。 2．3．2．2 完全人工时效：它是采用较高的时效温度和较长的保温时间。目的：获得最大的硬度，即得到最高的抗拉强度。 2．3．2．3 过时效：它是加热到更高温度下进行。目的：得到好的抗应力腐蚀性能或比较稳定的组织和几何尺寸。 3 热处理状态代号及意义参见下表：表1 热处理状态代号、名称及特点 4 热处理工艺参数参见表2：

注：表中未注明要求的，表示可通用于任何情况。 5 热处理操作要点： 5．1 热处理用炉的准备： 5．1．1 检查热处理用炉及辅助设备。如供电系统、空气循环用风扇，自控仪表及热电偶插放位置是

可锻铸铁与球墨铸铁

湘西民族职业技术学院备课用纸

【CN109852773A】一种有效提高球墨铸铁硬度的热处理方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910217234.4 (22)申请日 2019.03.21 (71)申请人长春工业大学地址 130000 吉林省长春市延安大路17号 (72)发明人王柏树　陈华　贾素秋　韩英　 (74)专利代理机构吉林省长春市新时代专利商标代理有限公司 22204 代理人石岱 (51)Int.Cl. C21D 5/00(2006.01) (54)发明名称一种有效提高球墨铸铁硬度的热处理方法(57)摘要本发明属于热处理技术或者球墨铸铁结构材料加工技术领域，采用低的双临界温度进行奥氏体化并淬火加低温回火。具体说是：第一个临界温度是共析转变点A 1，在其下临近温度保温，球墨铸铁基体由共析向亚共析成分过渡；第二个临界温度是亚共析钢的奥氏体化温度A 3点，在其下或临近温度保温，基体以亚共析钢不充分的奥氏体化为主要特征，淬火后，从球状石墨边缘到树枝晶间界面，得到树枝晶为单元的梯度化控制的组织，是少量未转变的铁素体增韧的亚温淬火组织，包括共析钢和近共析钢的细小马氏体和没有完全溶解的碳化物；低温回火降低淬火应力，使基体增韧。还有工艺成品率高、耐磨性优，降低能耗、环境友好、简便易行等优点。权利要求书1页说明书6页附图4页CN 109852773 A 2019.06.07 C N 109852773 A

权　利　要　求　书1/1页CN 109852773 A 1.一种有效提高球墨铸铁硬度的热处理方法，其特征在于：该热处理方法是对等温淬火球墨铸铁或者针对高淬透性球墨铸铁进行双临界热处理，具体步骤如下：1）、原料选择，选择等温淬火球墨铸铁或含Ni、Mn、Mo的高淬透性和高的等温淬火淬透性球墨铸铁作为热处理原料； 2）、所述的双临界热处理又分为双临界淬回火法或双临界等温淬火法： a、当采用双临界淬回火法时其步骤如下： ①、第一段临界处理，对照球墨铸铁基体的化学成分，比较相应成分的共析钢的A1点，将步骤1中的原料在临界温度以下或附近进行低临界温度保温石墨化退火，这时在球状石墨周围的基体发生石墨化，即珠光体中的渗碳体分解和碳脱溶，扩散到临近石墨，降低基体碳含量，使亚共析化或铁素体化，与球状石墨界面处基体的碳浓度为梯度最低点；工艺温度为670～750℃，保温30～120分钟； ②、第二段临界处理，经过所述低临界温度石墨化退火后，材料基体的碳浓度发生变化，对照该基体的新的化学成分，比较相应成分的亚共析钢的A3点，在临界温度附近进行奥氏体化高临界温度淬火加热，为基体淬火做组织准备，保温进行不充分的奥氏体化，有少量未转变铁素体和未分解或溶解的渗碳体；选择A3以下临近的温度，处于G+α+γ三相共存区，工艺温度为760～820℃，保温20～60分钟； ③、冷水淬火处理，步骤②中不充分的奥氏体化保温后淬火，从球状石墨边缘到树枝晶间的界面，使基体获得马氏体为主体的多相结构，梯度化控制树枝晶内的组织分布；淬火介质选用冷水； ④、低温回火，步骤②、③后，及时进行低温回火，降低马氏体转变所带来的淬火组织应力，继续增韧前三段①、②、③工序处理后的球墨铸铁；选用热风循环式低温回火炉或者流态床式炉，进行低温回火，工艺温度为150～250℃，保温60～150分钟，出炉空冷; b、当采用双临界等温淬火法时其步骤如下： ①、第一段临界处理，对照球墨铸铁基体的化学成分，比较相应成分的共析钢的A1点，将步骤1中的原料在临界温度以下或附近进行低临界温度保温石墨化退火，这时在球状石墨周围的基体发生石墨化，即珠光体中的渗碳体分解和碳脱溶，扩散到临近石墨，降低基体碳含量，使亚共析化或铁素体化，与球状石墨界面处基体的碳浓度为梯度最低点；工艺温度为670～750℃，保温30～150分钟； ②、第二段临界处理，经过所述低临界温度石墨化退火后，材料基体的碳浓度发生变化，对照该基体的新的化学成分，比较相应成分的亚共析钢的A3点，在临界温度附近进行奥氏体化高临界温度淬火加热，为基体淬火做组织准备，保温进行不充分的奥氏体化，有未分解或溶解的渗碳体；推荐选择A3以上临近温度，工艺温度为780～870℃，短时保温15～60分钟，； ③、盐浴等温淬火处理，步骤②中奥氏体化保温后等温淬火，从球状石墨边缘到树枝晶间的界面，使基体获得含有马氏体的多相结构，梯度化控制树枝晶内的组织分布；盐浴温度特征：控制在200～270℃这一较低的等温淬火温度范围。 2

高铬铸铁的热处理

高铬铸铁的热处理 1. 退火由于高铬制品其铸态硬度较高，为改善工件的机械加工性能，所有毛坯必须进行必要的软化退火处理。具体工艺( 以壁厚不超过100mm且外形较复杂铸件为例) 如下。首先将需处理工件在室温下装入热处理炉，然后随炉缓慢升温至400 ℃左右进行保温1 ～2h，随后将炉温升至600 ℃再进行保温1 ～2h，之后以不超过150 ℃/ h的温升速度，将炉温快速升至950 ℃后进行2 ～3h 的保温，而后停止加热，待炉温自然降至820 ℃左右，此后可控制电炉以10 ～15 ℃/ h 的温降速度将炉温降至700 ～720 ℃，并在此温度保温4 ～6h ( 工件越厚其保温时间应越长) 后停炉，工件可视情况随炉冷却或出炉置于静止的空气中冷却至室温( 以获得珠光体基体，满足性能要求，便于切削加工) 。具体生产中，若所处理工件形状较为简单，也可采用较快速的退火工艺，即在温升至950 ℃并保温3h 后停炉，之后可随炉冷却至400 ℃左右，然后打开炉门，继续冷却至300 ℃以下，工件即可出炉空冷。工件退火后可进行机械加工，由于高铬白口铸铁在淬火过程中尺寸变化比铸钢和灰铸铁小的多，一般无须矫正尺

寸，对于按工艺要求需磨削加工的工件所留磨削量也可很小。 2. 淬火将机械加工后的工件室温装炉，以小于80 ℃/ h 的温升速度将炉温升至600 ℃( 若工件较厚或形状较复杂，可在温升至300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃时分别给予0. 5h 的保温) ，之后以不超过150 ℃/ h 的温升速度将炉温升至淬火温度950 ～980 ℃后进行保温，保温时间为2～4h ( 视工件厚薄不同保温时间有所差别，越厚保温时间越长) ，而后将工件快速出炉进行空冷，若遇环境气温较高，淬火时应辅以强风和水雾喷洒，以强化冷却，淬火工艺曲线如图2 所示。 3. 回火为降低铸件残余应力和脆性，并保持其淬火得到的高硬度和耐磨性，同时也使马氏体得以回火，以及残余奥氏体有所减少，应对淬火后的工件再进行230 ～260 ℃的回火处理。具体工艺为: 将工件在室温状态下装炉，再升温至230 ～260 ℃，保温3 ～6h，之后出炉空冷。

铸铁的热处理

铸铁的热处理按工艺目的不同，铸铁热处理主要可以分为以下几种： (1)去应力退火热处理； (2) 石墨化热处理； (3) 改变基体组织热处理。本章简要介绍上述热处理工艺的理论基础和工艺特点。第一节去应力退火热处理去应力退火就是将铸件在一定的温度下保温，然后缓慢冷却，以消除铸件中的铸造残留应力。对于灰口铸铁，去应力退火可以稳定铸件几何尺寸，减小切削加工后的变形。对于白口铸铁，去应力退火可以避免铸件在存放、运输和使用过程中受到振动或环境发生变化时产生变形甚至自行开裂。一、铸造残留应力的产生铸件在凝固和以后的冷却过程中要发生体积收缩或膨胀，这种体积变化往往受到外界和铸件各部分之间的约束而不能自由地进行，于是便产生了铸造应力。如果产生应力的原因消除后，铸造应力随之消除，这种应力叫做临时铸造应力。如果产生应力的原因消除后铸造应力仍然存在，这种应力叫做铸造残留应力。铸件在凝固和随后的冷却过程中，由于壁厚不同，冷却条件不同，其各部分的温度和相变程度都会有所不同，因而造成铸件各部分体积变化量不同。如果此时铸造合金已经处于弹性状态，铸件各部分之间便会产生相互制约。铸造残留应力往往是这种由于温度不同和相变程度不同而产生的应力。二、去应力退火的理论基础

研究表明，铸造残留应力与铸件冷却过程中各部分的温差及铸造合金的弹性模量成正比。过去很长的时期里，人们认为铸造合金在冷却过程中存在着弹塑性转变温度，并认为铸铁的弹塑性转变温度为400℃左右。基于这种认识，去应力退火的加热温度应是400℃。但是，实践证明这个加热温度并不理想。近期的研究表明，合金材料不存在弹塑性转变温度，即使处于固液共存状态的合金仍具有弹性。为了正确选择去应力退火的加热温度，首先让我们看看铸铁在冷却过程中应力的变化情况。图8─1是用应力框测定的灰铸铁冷却过程中粗杆内应力的变化曲线。图8─1 灰铸铁应力变化曲线在a点前灰铸铁细杆已凝固完毕，粗杆处于共晶转变期，粗杆石墨化所产生的膨胀受到细杆的阻碍，产生压应力，到达a点时，粗杆的共晶转变结束，应力达到极大值。从a点开始，粗杆冷却速度超过细杆，二者温差逐渐减小，应力随之减小，到达b点时应力降为零。此后由于粗杆的线收缩仍然大于细杆，加上细杆进入共析转变后石墨析出引起的膨胀，粗杆中的应力转变为拉应力。到达c点时粗杆共析转变开始，细杆共析转变结束，两杆温差再次增大，粗杆受到的拉应力减小。

球墨铸铁的淬火退火回火正火热处理分析

球墨铸铁的淬火退火回火正火热处理分析球墨铸铁的淬火退火回火热处理为改善铸铁件整体性能常有消除白口退火，提高韧性的球墨铸铁退火，提高球墨铸铁强度的正火、淬火等。 1.球墨铸铁的淬火并回火处理球墨铸造件作为轴承需要更高的硬度，常将铸铁件淬火并低温回火处理。工艺是：铸件加热到860-900℃的温度，保温让原基体全部奥氏体化后再在油或熔盐中冷却实现淬火，后经250-350℃加热保温回火，原基体转换为回火马氏体及残留奥氏体组织，原球状石墨形态不变。处理后的铸件具有高的硬度及一定韧性，保留了石墨的润滑性能，耐磨性能更为改善。球墨铸铁件作为轴类件，如柴油机的曲轴、连杆，要求强度高同时韧性较好的综合机械械性能，对铸铁件进行调质处理。工艺是：铸铁件加热到860-900℃的温度保温让基体奥氏体化，再在油或熔盐中冷却实现淬火，后经500-600℃的高温回火，获得回火索氏体组织(一般尚有少量粹块状的铁素体)，原球状石墨形态不变。处理后强度，韧性匹配良好，适应于轴类件的工作条件。 2.提高韧性的球墨铸铁退火球墨铸铁在铸造过程中此普通灰口铸铁的白口倾向大，内应力也较大，铸铁件很难得到纯粹的铁素体或珠光体基体，为提高铸铁件的延性或韧性，常将铸铁件重新加热到900-950℃并保温足够时间进行高温退火，再炉冷到600℃出炉变冷。过程中基体中的渗碳体分解出石墨，自奥氏体中析出石墨，这些石墨集聚于原球状石墨周围，基体全转换为铁素体。若铸态组织由(铁素体＋珠光体)基体，以及球状石墨组成，为提高韧性，只需将珠光体中渗碳体分解转换为铁素体及球状石墨，为此将铸铁件重新加热到700-760℃的共析温度上下经保温后炉冷至600℃出炉变冷。 3.提高球墨铸铁强度的正火球墨铸铁正火的目的是将基体组织转换为细的珠光体组织。工艺过程是将基体为铁素体及珠光体的球墨铸铁件重新加热到850-900℃温度，原铁素体及珠光体转换为奥氏体，并有部分球状石墨溶解于奥氏体，经保温后空冷奥氏体转变为

高铬铸铁热处理工艺修订稿

高铬铸铁热处理工艺集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-