球墨铸铁热处理方法之探讨.doc

球墨铸铁热处理方法之探讨.doc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

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°C并保温足够时间进行高温退火，再炉冷到600°C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°C的共析温度上下经保温后炉冷至600°C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。

若要提高球墨铸铁强度可采用正火处理。球墨铸铁正火的目的是将基体