球墨铸铁的退火有哪几种,其目的是什么,工艺方法如何

来源:热处理网作者:袁凤松

    球墨铸铁的热处理可以像钢一样,凡能改变金属基体的各种热处理方法,对球墨铸铁均有效,其加热冷却过程中的相变原理也与钢相似。一般可以进行退火正火淬火回火、调质等处理。球墨铸铁的退火主要包括消除内应力退火、低温石墨化退火和高温石墨化退火。

    (1)消除内应力退火。由于球墨铸铁的弹性模量比灰铸铁高,所以铸造后产生的内应力要比灰铸铁高12倍。如果用球墨铸铁制造形状复杂的零件,产生的内应力会更大。在加工和使用过程中,随着应力的逐渐释放,零件会产生变形,影响零件的精度和使用性能。因此,对于不再进行其他热处理的铸件,都应进行消除内应力退火。

    铁素体球墨铸铁的消除应力退火温度为600~650℃,珠光体球墨铸铁的退火温度为500~ 600℃,保温时间为28h。保温后随炉缓冷(25~30/h)150~200℃出炉空冷。其工艺曲线见图6-15。退火后铸件的内应力可除去90%~95%,消除内应力退火还可用于正火后的球墨铸铁件。

 

球墨铸铁消除内应力退火工艺曲线

 

    6-15    球墨铸铁消除内应力退火工艺曲线

    1-铁素体球墨铸铁2-珠光体球墨铸铁

    (2)低温石墨化退火。当铁素体球墨铸铁的铸态组织中没有自由渗碳体而出现珠光体时,为了获得完全的铁素体球墨铸铁,得到单一的铁素体基体组织,就需要使珠光体中的共析渗碳体分解为铁素体和石墨,以提高铸件的韧性。对于这种情况,可以采用低温石墨化退火的方式。

    低温石墨化退火的加热温度为720~760℃,保温28h,炉冷至600℃出炉空冷。有的采用在720~780℃保温13h,炉冷至680~700℃等温一定时间(根据具体情况定),炉冷至600℃出炉空冷,其工艺曲线见图6-16

 

低温石墨化退火工艺曲线

 

    6-16    低温石墨化退火工艺曲线

    a)普通退火工艺b)等温退火工艺

    (3)高温石墨化退火。高温石墨退火的目的是消除球墨铸铁的白口,改善切削加工性能,提高塑性和韧性。

    在球墨铸铁的生产过程中,由于化学成分控制不当,或铸铁薄厚不均,冷却速度不匀,使铸态组织中往往出现一定数量的自由渗碳体,因而产生白口。由于白口硬度高、脆性大,不但使铸件的力学性能受到破坏,还给切削加工带来了很大困难。进行高温石墨化退火可以消除白口,根据所得基体组织的不同,冷却方法不同,高温石墨化退火方法有以下两种:

    1)获得珠光体球墨铸铁。将铸件加热到900~960℃,保温时间为1~4h(完成第一阶段石墨化),保温后出炉空冷即可,见图6-17a

    2)获得高韧性的铁素体球墨铸铁。将铸件加热到900~960℃,保温时间为14h(完成第一阶段石墨化),在高温保温后炉冷到600℃出炉空冷(见图6-17b曲线Ⅰ);也可以在高温保温后炉冷至720~ 760℃等温26h(完成第二阶段石墨化),然后炉冷至600℃出炉空冷(见图6-17b曲线Ⅱ)。

 

球墨铸铁高温石墨化退火工艺曲线

 

    6-17    球墨铸铁高温石墨化退火工艺曲线

    a)珠光体球墨铸铁退火工艺b)铁素体球墨铸铁退火工艺