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球墨铸件纳米技术应用和等温淬火工艺

日期：2023-09-11 16:07点击：次
一、纳米技术在球墨铸铁件中的应用 纳米技术是近些年发展起来的一种微粒尺寸在1~100nm之间的材料。由于纳米材料具有良好的及抗高温性能，因此在表面处理中已成为一

一、纳米技术在球墨铸铁件中的应用

纳米技术是近些年发展起来的一种微粒尺寸在1~100nm之间的材料。由于纳米材料具有良好的及抗高温性能，因此在表面处理中已成为一种新途径。但因受纳米材料成本之约束，目前能运用于实际生产的主要是纳米复合涂层处理。所谓纳米复合涂层处理，是指在零件表面涂覆一层含有纳米材料的复合涂层(在纳米复合涂层中除纳米材料外还有其他相存在)，这种复合镀层具有的和自润滑性，此外还具有高热稳定性和蚀性，并且因为涂层为多层复合，因此涂层与基体结合力及涂层的韧性非常高，大幅提高了零件的疲劳抗力，使零件的使用寿命大幅延长。
试验证明，如果将这种纳米复合涂层涂覆在球墨铸件表面，能使球墨铸铁件表面具有纳米材料的优异特性及复合涂层的综合力学性能。当然，尽管纳米复合涂层技术在实验阶段已取得不少成果，但目前能够实现商业化的纳米复合涂层技术主要还是添加性的纳米复合涂层技术。目前添加的纳米颗粒主要有纳米氧化物、纳米碳化物、纳米氮化物以及纳米金属和纳米合金，具体添加那种纳米颗粒应视球墨铸铁件表面要求的力学性能而定。
二、球墨铸铁等温淬火工艺
1.设备
目前热处理使用的许多炉子和淬火槽都可用于球墨铸铁等温淬火。如果被处理的工件为加工后的零件.则需要使用保护气氛。此外在淬火时应能将工件转运至淬火炉中，才能所希望的机械性能。为满足仁述需要，通常使用盐一盐法对工件进行等温淬火。工件悬挂在挂具上，在盐浴炉中预热、加热、保温，然后吊运到另一盐溶炉中进行等温淬火。淬火盐槽的尺寸应足够大，这样才能淬火时盐浴的温度一致，它的温差应在±5℃之内。
一般所用的淬火盐浴剂，大都由硝酸钠和硝酸钾配制而成。在使用时应及时盐浴中的污染，通常每周应对淬火剂污染一次。高温下不能使用标准的过滤系统，应将盐槽冷却至约200℃，在此温度下，标准过滤系统才可地使淬火剂满意的过滤。
2.工艺
要球墨铸铁件的等温淬火性能，一般应加大球墨铸铁中合金元素的含量。而且还应根据铸件的具体情况，及对铸件机械性能的要求，试验确定具体工艺。
球墨铸铁在奥氏体升温之前，应在350℃下预热，这样做的目的有二：一是除去湿气；二是减小热冲击，避免变形。
球墨铸件的奥氏体化温度，根据铸件的化学成分、原始组织及铸件壁厚及所需机械性能来确定。既要基体组织奥氏体化。不残留铁素体，又要避免奥氏体晶粒过大。一般奥氏体化温度为850~950℃。要淬火后的机加工性能，可将奥氏体化温度降至815~850℃，但这会使零件的抗磨损性能降低。过高的奥氏体化温度.会使奥氏体晶粒粗大，淬火后残留奥氏体量增加，并呈网状分布，导致机械性能降低。因而目前的温度为880~900℃。
等温淬火停留的时间主要由过冷奥氏体转变为下贝氏体所需的时间来决定。若时间不足，必然有一部分过冷奥氏体来不及转变为下贝氏体，随后空冷时转变为淬火马氏体加少量残留奥氏体，这是不希望的。一般情况下，等温悴火时问和奥氏体化时间一样，工件断面厚度越大.则时间越长。
等温淬火温度对零件机械性能影响很大。象凸轮、蜗轮等需要高抗磨损的工件，应使用较低的淬火温度(250℃)较高的温度用于抗冲击和抗拉强度要求较高的传动零件。
当抗冲击和抗拉强度要求较高时，控制等温淬火的温度是非常重要的。每变化10℃，就会对抗冲击和延仲率产生明显影响。要控制淬火后工件的硬度.也应严格控制淬火时的温度。一般情况下.淬火温度取250~350℃之间，可获得较高的综合机械性能。