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球墨铸铁耐磨性能与热处理过程的特点

日期：2023-04-26 10:12点击：次
【一】、球墨铸铁件的能 球墨铸铁件淬火首先要进行奥氏体化。奥氏体化温度一般为860~880℃，保温时间和正火、退火处理一样，都是每25毫米厚铸件保温1小时。保温结束后，在

 【一】、球墨铸铁件的能

球墨铸铁件淬火首先要进行奥氏体化。奥氏体化温度一般为860~880℃，保温时间和正火、退火处理一样，都是每25毫米厚铸件保温1小时。保温结束后，在流动空气中冷却。淬火后铸件需要及时回火，消减淬火应力，提高工件塑韧性。
铸件淬火前须有合适的原始基体组织。最主要的是基体中不能存在过多碳化物、磷共晶。如果碳化物在淬火温度下未能溶解，碳化物与奥氏体界面常是裂纹萌生处。存在这些碳化物使淬火裂纹发生的概率显著提高。含有碳化物的铸件在淬火前加热到高温石墨化退火或正火温度，并进行保温将碳化物。淬火铸件的基体是共晶团比较细密均匀，以珠光体为主的组织。这样的组织易于奥氏体化，获得均匀的淬火组织。
球墨铸铁的淬硬度与奥氏体含碳量有关。提高奥氏体化温度会增加奥氏体含碳量，淬火后出现较多残余奥氏体，使马氏体粗化，降低淬火硬度。如果铸件选用较低的淬火温度，可使奥氏体含碳量处于较低水平，淬火后虽能获得细小的针状马氏体，但因奥氏体化不，达不到应有的淬火硬度。由于高碳马氏体与残余奥氏体的综合影响，在不同加热温度下，淬火硬度会出现大值。
另外，为大部分可能存在铁素体，并使奥氏体获得合适含碳量。淬火温度选在共析转变上限温度以上25—40℃较好。
硅显著改变球墨铸铁共析温度范围。因此，球墨铸铁件淬火温度受铸件含硅量的影响。硅含量在常规含量上限时，共析转变上限温度为835—845℃。历此，淬火温度可选在860—880摄氏度、含硅量低于2%时，誉火温度可降低到840—860℃。球墨铸铁淬火硬度可达到60—62（HRC）。
球墨铸铁比较好，它是通过球化和孕育处理球状石墨，地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而比碳钢还高的强度。生铁是含碳量2.31%-6.并含有非铁杂质较多的铁碳合金。生铁的杂质元素主要是硅、硫、锰、磷等。生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有塑性变形能力，因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形。
但含硅高的生铁（灰口铁）的铸造及切削性能良好，按其用途可分为炼钢生铁和铸造生铁两大类。习惯上把炼钢生铁叫做生铁，把铸造生铁简称为铸铁。铸造生铁通过锻化、变质、球化等方法可以改变其内部结构，并提高其性能，因此，铸造生铁又可分为白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和特种铸铁等品种。
球墨铸铁是指石墨以球状形式存在的铸造形态，由于石墨呈球状分布在基体上对基体的割裂作用降到，可以充分发挥基体的性能，所以球墨铸铁的力学性能比灰铸铁和可锻铸铁都高，其抗拉强度塑性韧性与相应基体组织的铸钢相近，一般用于柴油机曲轴减速箱齿轮以及轧钢机轧辊等。
可锻铸铁石墨呈团絮状减轻了对基体的割裂作用，与灰铸铁相比其不较高的强度而且有较好的塑性和韧性，广泛用于汽车拖拉机前后轮壳管道的弯头三通等形状，复杂尺寸不大的零件。
HT（灰铁）、MT（麻口铁）、另外还有白口铁、都是从试片的断口上看的，HT较软，易加工，MT次之，白口铁是不可加工的，且脆，如加工，要进行热处理，KT(可锻铸铁）是可以延伸些，但不像钢的延伸率那样好。
【二】、球墨铸铁热处理过程的特点
球墨铸铁由于具有良好的强韧性，因而作为结构材料已广泛的应用。近十余年来，马氏体基体球墨铸铁、贝氏体基体球墨铸铁及马氏体一贝氏体基体球墨铸铁作为材料也已被广泛应用于磨球、衬板、锤头及过流部件等件。因此，球墨铸铁热处理已成为提高这些件寿命的重要途径。
球墨铸铁件热处理与钢的热处理基本相似，但由于有石墨相的存在，而且其含硅量较高，因此，又有它本身的特点。
(1)球墨铸铁是多元合金，主要是铁一碳一硅当、元素，因此，可以近似用Fe-C-Si三元合金相图来研究其固态相变过程。与钢不同，球墨铸铁共析转变是发生在一个相当宽的温度范围内，拦日之个温度范围内同时存在着铁素体、奥氏体和石墨(或渗碳体)三相的稳定(或介稳定)平衡。在马氏体转变的各个不同温度不铁素体和奥氏体有不同的含碳量，所以，控制不同的加热温度和保温时间，淬火(正火)后可以获得不同比例的铁素体和马氏体(珠光体)，从而可以大幅度调整球墨铸铁的力学性能。需要指出，在这个温度区间加热所的铁素体，其冷却后的形态多为条块状、破碎状和网状，与通常的牛眼状铁素体不同。这种形态的铁素体有利于塑性和韧性的提高。
(2)球墨铸铁化学成分对其临界温度有很大的影响。由于对球墨铸件性能要求不同，其含硅量的变化也较大，而硅对临界温度范围的影响是很大的。一般来讲，含硅量提高1%可提高共析转变的上临界点约40℃，可提高其下临界点约30℃。由此可见：在加热时，硅对上临界点的影响比下临界点的影响为大，同时硅也促使共析转变的临界温度范围变宽。而锰却降低共析转变稳定，锰含量增加100，加热时临界点降低15~18℃，冷却时临界点降低40~50℃。对于普通球墨铸铁与马氏体球墨铸铁，由于锰含量控制较低，故锰对共析转变临界温度的影响可忽略不计。但对以硅、锰为主要合金元素的贝氏体球墨铸铁，锰的影响不可忽略。
(3)在热处理过程中，球状石墨作为球铁中的一个相，也参与相变过程。石墨的存在相当于一个“贮碳库”，在加热时，球状石墨表面的碳会部分溶入奥氏体中，供应其平衡所的碳量，加热温度愈高，球状石墨溶入奥氏体的碳量愈高，故可以通过控制加热温度来控制奥氏体的含碳量。淬火冷却后可以含碳量不同的马氏体。而奥氏体化后的球墨铸铁在共析转变温度以下缓慢冷却时又会析出石墨，或沉积在原有石墨表面上，或形成退火石墨。如冷却速度较快时，其将沿奥氏体晶界析出网状渗碳体。
从上述球墨铸铁热处理相变特点来看，热处理时加热温度的选择是相当重要的。由于球墨铸铁含硅量较高，其共析转变临界温度较高，同时石墨的导热性较差，故石墨向奥氏体中的溶解较渗碳体困难。因此，球墨铸铁热处理时，加热温度较高，保温时间也较长。随着奥氏体化温度的提高，奥氏体含碳量增加，如图3所示。而随着奥氏体化温度奥氏体溶碳量增加，则淬火冷却后残余奥氏体数量也较多。球墨铸铁在不同加热温度下淬火，经过250℃回火后其硬度和冲击韧性，随着奥氏体化温度升高，其硬度趋向提高，冲击韧性趋向降低。不过奥氏体化温度进一步提高，其硬度与冲击韧性降低的趋势则趋向缓和。