铸钢的热处理.doc

铸钢件热处理的特点与工艺介绍 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