铸钢件常见热处理工艺.doc

铸钢件常见热处理工艺.doc铸钢件常见热处理
按加热和冷却条件不同，铸钢件的主要热处理方式有:退火（工艺 代号：5111）、正火（工艺代号：5121）、均匀化处理、淬火（工艺代号： 5131）、回火（工艺代号：5141）、固溶处理（工艺代号：5171）、沉淀 硬化、消除应力处理及除氢处理。
退火（工艺代号：5111）退火是将铸钢件加热到 AC3以上 20〜30 C,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。图11 — 4为几种退火处理工艺的加热规范示意图。 表II— 1 为铸钢件常用退火工艺类型及其应用。
正火（工艺代号：5121）正火是将铸钢件目口热到 AC3温 度以上30〜50 C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11 — 5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，也司作为以后热处理 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。
正火可消除共析铸钢和过共析铸钢件中的网状碳化物， 以利于 球化退火； 可作为中碳钢以及合金结构钢淬火前的预备处理， 以细化 晶粒和均匀组织，从而减少铸件在淬火时产生的缺陷。
3．淬火 (工艺代号： 5131) 淬火是将铸钢件加热到奥氏体化
后(Ac。或Ac•以上)，保持一定时间后以适当方式冷却，获 得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。 常见的有水冷淬火、 油冷淬火 和空冷淬火等。 铸钢件淬火后应及时进行回火处理， 以消除淬火应力 及获得所需综合力学性能。图 11— 6 为淬火回火工艺示意图。
铸钢件淬火工艺的主要参数：
(1)淬火温度：淬火温度取决于铸钢的化学成分和相应的临界 温度点。图 11—7 为铸钢件淬火工艺温度范围示意图。原则上，亚 共析铸钢淬火温度为Ac。以上20〜30C,常称之为完全淬火。共析 及过共析铸钢在Ac。以上30〜50 C淬火，即所谓亚临界淬火或两相 区淬火。这种淬火也可用于亚共析钢， 所获得的组织较一般淬火的细， 适用于低合金铸钢件韧化处理。
(2)淬火介质：淬火的目的是得到完全的马氏体组织。为此， 铸件淬火时的冷却速率必须大于铸钢的临界冷却速率。 否则不能获得 马氏体组织及其相应的性能。 但冷却速率过高易于导致铸件变形或开 裂。为了同时满足上述要求， 应根据铸件的材质选用适当的淬火介质， 或采用其他冷却方法（如分级冷却等）。在650〜400 C区间钢的过冷 奥氏体等温转变速率最快，因此铸件淬火时应保证在此温度内快冷。 在 Ms 点以下希望冷却缓慢一些，以防止淬火变形或开裂。淬火介质
通常采用火、水溶液、油和空气。在分级淬火或等温淬火时，采用热 油、熔融金属、熔盐或熔碱等。
4．回火（工艺代号： 5141） 回火是将淬火或正火后的铸钢件 加热到Ac,以下的某一选定温度，保温一定时间后，以适宜的速率 冷却，使淬火或正火后得到的不稳定组织转变为稳定组织， 消除淬火 （或正火）应力以及提高铸钢的塑性和韧性的一种热处理工艺。通常淬 火加高温回火处理的工艺称之为调质处理。 淬火后的铸钢件必须及时 进行回火, 而正火后的铸钢件必要时才予以回火处理。 回火后铸钢件 的性能取决于回火温度、 时间及次数。 随着回火温度的提高和时间的 延长,除使铸钢件的淬火应力消除外, 还使不稳定的淬火马氏体转变 成回火马氏体、托氏体或索氏体,使铸钢的强度和硬度降低,而塑性 显著地提高。对一些含有强烈形成碳化物的合金元素 （如铬、钼、钒 和钨等）的中合金铸钢，在400〜500 C回火时出现硬度升高、韧性下 降的现象,称为二次硬化, 即回火状态铸钢的硬度达到最大值。一般 有二次硬化特性的中合金铸钢需要进行多次 （1〜 3 次）回火处理。
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150〜250 C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。
⑵高温回火：高温回火温度为500〜650 C,保温适当时间后 冷却。主要用于在淬火或正火后调铸钢的组织， 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250〜400 C发生的脆性：经淬火