球墨铸铁的热处理

由于球铁中的石墨呈球状，使得它对金属基体的缩减及切割作用减到了最低限度，金属基体组织可以发挥其作用。球墨铸铁的热处理和钢相比具有以下特点：共析转变是在一个较宽的温度范围内进行的，此范围是一个由铁素体、奥氏体和石墨组成的三相平衡区，共析转变区的各个温度都对应着铁素体和奥氏休的不同平衡数量，而且奥氏体的化学成分也是一个变量，随着共析转变温度的提高，奥氏休中的实际含碳量增高。所以，改变不同的处理加热温度和保温时间，冷却后可以获得不同比例的铁素体和珠光体基体组织，因而可较大輻度地调整铸铁的力学性能。球铁的共析转变温度较高，因为每增加1%质量分数的硅，共析温度可提高28℃，因此在选择加热温度时应考虑这一点。
　　铸铁组织的最大特点是存在石墨高碳相，它在热处理过程中虽不发生相变，但会参与基体组织的变化过程。在共析温度以上的加热过程中，随着保温时间的增加，石墨中的碳原了可源源不断地向奥氏体中扩散，使奥氏体的含碳量逐渐增加。当冷却时，由于奥氏体中碳的平衡含量要降低，因此又会伴随着碳原了向石墨高碳相的沉积或析出。所以，在热处理过程中，石墨相当于一个“碳厍”，如果调节热处理的加热温度和保温时间，就可调节奥氏体中碳的含量，再选择不同的冷却速度，就可获得不同的组织及性能。热处理已成为球铁生产中的重要环节，生产中常采用退火、正火、调质、等温淬火等工艺。
　　1、退火
　　退火的目的是去除铸态组织中的自由渗碳体，获得铁素体球墨铸铁。退火常采用以下两种工艺。
　　（1）高温石墨化退火。当球铁组织中存在渗碳体时，应进行高温石墨化退火，即将球铁加热到900℃～950℃，保温2～5h，随炉冷却至600℃左右出炉空冷。
　　（2）低温石墨化退火。尽管组织中不存在游离渗碳体，但为了生产高韧性球墨铸铁，要求获得单相的铁素体基体组织，采用低温石墨化退火以消除共析渗碳体，即将球铁加热到720℃～760℃，保温3～6h，随炉冷至0℃后出炉空冷。
　　2、正火
　　正火目的在于增加金属基体中珠光体的含量并使其细化，以提高强度、硬度和耐磨性。根据加热温度的不同，常用以下两种正火工艺。
　　（1）高温正火。加热到880℃～920℃，保温3h左右，然后空冷。为了提高基体中珠光体的数量，还常采用风冷、喷雾等加快冷却速度的方法，以保证铸铁的强度。
　　（2）低温正火。加热到820℃～860℃，保温1～4h，然后空冷，得到珠光体和少量破碎状铁素体，故低温正火可提高铸件的韧性和塑性，但强度比高温正火略低。
　　无论高温正火还是低温正火，都会产生一定的内应力，故在正火后均应进行一次去应力退火。
　　3、调质处理
　　要求综合力学性能较高的球墨铁可采用调质处理，其目的是获得以回火索氏体为基体的球墨铸铁。调质处理工艺为：把球铁加热到850℃～900℃，使基体全部奥氏体化后在油中淬火，得到细片状马氏体基体与球形石墨，然后经550℃～600℃回火，空冷后得到回火索氏体基体组织。
　　4、等温淬火
　　对一些综合力学性能要求高、外形比较复杂、热处理易变形或开裂的零件，可采用等温淬火。其工艺为：加热到840℃～900℃，保温后，立即在250℃～350℃的等温盐浴中进行等温，时间为0.5～1.5h，然后空冷。其组织为下贝氏体+少量残留奥氏体+马氏体+球状石墨（习惯称为奥贝球铁）。
　　球铁除了可采用上述热处理方法外，还可采用表面淬火和化学热处理（渗氮、渗硼、渗硫等）等表面热处理方法，用以提高球墨铸铁工件的表面强度、耐磨性、耐忡性及疲劳极限等。