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球铁铸件热处理过程的特点及球化不良的原因

日期：2023-06-30 09:00点击：次
【一】、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

 【一】、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。
【二】、球墨铸铁球化不良的原因
（1）球化不良特征：在铸件或试棒断面上分布有明显可见的小黑点，愈往中心愈密。金相组织中。有聚集分布的厚片状石墨原因分析：
1、原铁液硫含量过高
2、铁液氧化
3、残余球化剂量不足4反球化元素的干扰
防止方法：
1、尽量选用低硫的焦炭和铁。若原铁液含硫量过高，应采用炉内、炉外脱硫或相应提高球化剂的加入量。交界铁液要分离干净，灰铸铁的铁掖不应混入球墨铸铁中。球化处理时，防止炉渣出到浇包中。
2、操作中严防铁液氧化
3、熔制配比适当、成分稳定的中间合金，并采用合适的处理温度，注意球化处理操作。防止铁液与合金作用过分激烈或“结死”在包底。
4、镁球墨铸铁中。加人少量的稀土，可中和反球化元素的干扰
（2）球化衰退
特征：球墨铸铁铁液，停留时间后，球化效果会消失
原因分析：
铁液的残余镁量和残余稀土量随着时间的延长会逐渐减少，过了时间后。球化剂残余量已减少到不足以铸件球化时，就造成球化衰退。