球墨铸件设计和热处理分析

球墨铸件的设计工艺性。进行设计时，除了要根据工作条件和金属资料性能来确定球墨铸件几何形状、尺寸大小外，还从铸造合金和铸造工艺特性的角度来考虑设计的合理性，即明显的尺寸效应和凝固、收缩、应力等问题，以防止或减少球墨铸件的成分偏析、变形、开裂等缺陷的发生。球墨铸件的工艺操作，要制定合理的工艺操作规程，提高工人的技术水平，使工艺规程正确实施。
　　铸造生产中，要对球墨铸件的质量进行控制与检验。先要制定从原材料、辅助资料到每种具体产品的控制和检验的工艺守则与技术条件。对每道工序都严格按工艺守则和技术条件进行控制和检验。后对制品球墨铸件作质量检验。要配备合理的检测方法和合适的检测人员。一般对球墨铸件的外观质量，可用比力样块来判断球墨铸件概况粗拙度;概况的细微裂纹可用着色法、磁粉法检查。
　　铸铁熔炼及浇注铁水质量对球墨铸件概况质量影响，主要浮现在两个方面:一是铁水中杂质的含量，特别是氧化铁含量，极易在球墨铸件概况发生夹渣或渣气孔;二是铁水中气体含量，气体含量高易使球墨铸件在概况或皮下发生气孔。采取的主要措施是提高铁水温度，建立完善的冲天炉检测系统，冲天炉处于正常状态。
　　对球墨铸件的内部质量，可用音频、超声、涡流、X射线和γ射线等方法来检查和判断。铸造用原材料的质量。金属炉料、耐火资料、燃料、熔剂、蜕变剂以及铸造砂、型砂粘结剂、涂料等材料的质量不合尺度，会使球墨铸件发生气孔、针孔、夹渣、粘砂等缺陷，影响球墨铸件外观质量和内部质量，严重时会使球墨铸件报废。
　　球状石墨对基体的割裂作用小，所以球墨铸件的力学性能主要取决于基体组织，因此，通过热处理可显著球墨铸件的力学性能。球墨铸件均应在热处理后使用。因为铸态下的球墨铸件内部存在气孔，裂纹，缩孔和缩松，晶粒粗大，组织不均及残余内应力等铸造缺陷，使球墨铸件的强度，尤其是塑性和韧性降低。
　　1、退火
　　去应力退火：球墨铸铁的铸造内应力比灰铸铁约大两倍。对于不再进行其它热处理的球墨铸铁铸件，都要进行去应力退火。
　　石墨化退火：石墨化退火的目的是为了使铸态组织中的自由渗碳体和珠光体中的共析渗碳体分解，获得高塑性的铁素体基体的球墨铸铁，铸造应力，其加工性。
　　2、正火
　　正火的目的是为了以珠光体为主的基体组织，细化晶粒，提高球墨铸铁的强度、硬度和。正火可分为高温和低温正火两种。
　　高温正火对厚壁铸件，应采用风冷，甚至喷雾冷却，以获得珠光体球墨铸铁。
　　低温正火是将铸件加热至840～860℃，保温1～　　4h，出炉空炉，获得珠光体+铁素体基体的球墨铸铁。
　　球墨铸铁的导热性较差，正火后铸件内应力较大，因此，正火后应进行一次应力退火。
　　3、等温淬火
　　当铸件形状复杂，又需要高的强度和较好的塑性、韧性时，需采用等温淬火。等温淬火是将铸件加热至860～920℃（奥氏体区），适当保温（热透），放入250～350℃的盐浴炉中进行0.5～1.5h的等温处理，然后取出空冷，使过冷奥氏体转变为下贝氏体。等温淬火可防止变形和开裂，提高铸件的综合力学性能，适用于形状复杂、易变形、截面尺寸不大、受力复杂、要求综合力学性能好的球墨铸铁铸件，如齿轮、曲轴、滚动轴承套圈、凸轮轴等。
　　4、调质处理
　　调质处理是将铸件加热到860～920℃，保温后油冷，然后在550～620℃高温回火2～6h，获得回火索氏体和球状石墨组织的热处理方法。调质处理可获得高的强度和韧性，适用于受力复杂、截面尺寸较大、综合力学性能要求高的铸件，如柴油机曲轴、连杆等重要零件。