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除了可锻铸铁球墨铸铁退火将渗碳体分解为团絮状石墨外,铸铁的热处理目的在于两方面:一是改变基体组织,改善铸铁性能,二是消除铸件应力。值得注意的是:铸件的热处理不能改变铸件原来的石墨形态及分布,即原来是片状或球状的石墨热处理后仍为片状或球状,同时它的尺寸不会变化,分布状况不会变化。
一、时效
铸造过程中铸铁件由表及里冷却速度不一样,形成铸造内应力,若不消除,在切削加工及使用过程中它会使零件变形甚至开裂。为释放应力常采用人工时效及自然时效两种办法。将铸件加热到大约500~560℃保温一定时间,接着随炉冷取出铸件空冷,这种时效为人工时效;自然时效是将铸铁件存放在室外6~18个月,让应力自然释放,这种时效可将应力部分释放,但因用的时间长,效率低,已不太采用。
二、改善铸铁件整体性能为目的热处理
为改善铸铁件整体性能常有消除白口退火,提高韧性的球墨铸铁退火,提高球墨铸铁强度的正火、淬火等。
1.消除白口退火
普通灰口铸铁或球墨铸件表面或薄壁处在铸造过程中因冷却速度过快出现白口,铸铁件无法切削加工。为消除白口降低硬度常将这类铸铁件重新加热到共析温度以上(通常880~900℃),并保温1~2h(若铸铁Si含量高,时间可短)进行退火,渗碳体分解为石墨,再将铸铁件缓慢冷却至400℃-500℃出炉空冷。在温度700-780℃,即共析温度附近不宜冷速太慢,以便渗碳体过多的转变为石墨,降低了铸铁件强度。
2.提高韧性的球墨铸铁退火
球墨铸铁在铸造过程中此普通灰口铸铁的白口倾向大,内应力也较大,铸铁件很难得到纯粹的铁素体或珠光体基体,为提高铸铁件的延性或韧性,常将铸铁件重新加热到900-950℃并保温足够时间进行高温退火,再炉冷到600℃出炉变冷。过程中基体中的渗碳体分解出石墨,自奥氏体中析出石墨,这些石墨集聚于原球状石墨周围,基体全转换为铁素体。
若铸态组织由(铁素体+珠光体)基体,以及球状石墨组成,为提高韧性,只需将珠光体中渗碳体分解转换为铁素体及球状石墨,为此将铸铁件重新加热到700-760℃的共析温度上下经保温后炉冷至600℃出炉变冷。
3.提高球墨铸铁强度的正火
球墨铸铁正火的目的是将基体组织转换为细的珠光体组织。工艺过程是将基体为铁素体及珠光体的球墨铸铁件重新加热到850-900℃温度,原铁素体及珠光体转换为奥氏体,并有部分球状石墨溶解于奥氏体,经保温后空冷奥氏体转变为细珠光体,因此铸件的强度提高。
4.球墨铸铁的淬火并回火处理
球墨铸造件作为轴承需要更高的硬度,常将铸铁件淬火并低温回火处理。工艺是:铸件加热到860-900℃的温度,保温让原基体全部奥氏体化后再在油或熔盐中冷却实现淬火,后经250-350℃加热保温回火,原基体转换为回火马氏体及残留奥氏体组织,原球状石墨形态不变。处理后的铸件具有高的硬度及一定韧性,保留了石墨的润滑性能,耐磨性能更为改善。
球墨铸铁件作为轴类件,如柴油机的曲轴、连杆,要求强度高同时韧性较好的综合机械械性能,对铸铁件进行调质处理。工艺是:铸铁件加热到 860-900℃的温度保温让基体奥氏体化,再在油或熔盐中冷却实现淬火,后经500-600℃的高温回火,获得回火索氏体组织(一般尚有少量粹块状的铁素体),原球状石墨形态不变。处理后强度,韧性匹配良好,适应于轴类件的工作条件。
5.球墨铸铁的等温淬火处理
球墨铸铁的等温淬火处理目的在于让铸铁件的基体组织转换为强韧的下贝氏体组织,强度极限可超过1100MPa,冲击韧性AK≥32J。处理工艺是:将球墨铸铁件加热到830-870℃温度保温基体奥氏体化后,投入280-350℃的熔盐中保温,让奥氏体部分转变为下贝氏体,原球状石墨不变。获得高强度的球墨铸铁。
上述铸铁热处理表明:铸铁件热处理只能改变基体组织,不能改变石墨的形态及分布,机械性能的变化是基体组织的变化所致。普通灰口铸铁(包括孕育铸铁)石墨片对机械性能(强度、延性)影响很大,灰口铸铁经热处理改善机械性能不显着。还需要注意的是铸铁的导热性较钢差,石墨的存在导致缺口敏感性较钢高,因此铸铁热处理中冷却速度(尤其淬火)要严格控制。
三、铸铁的表面热处理
铸铁件表面热处理的目的是改善铸铁件的抗磨性能。钢中的感应加热淬火,激光加热淬火,软氮化等工艺均适用铸铁。柴油机、内燃机汽缸套目前常采用激光加热淬火或软氮化处理。激光加热铸铁件加热速度很快,空冷后工件就可形成一层高碳马氏体组织的硬化层,因而抗磨损能力大为增强。铸铁件经软氮化处理后,表层形成一层e相的化合物(Fe2-3N)高硬化层,不仅硬度高,同时摩擦系数小,因而球墨铸造抗磨损能力大为改善
铸铁平板的特点是什么
铸铁平板使用磨损后,可以重新修刮恢复其。
铸铁平板可用涂色法检验零件平面度,具有准确、直观、方便的优点。在经过刮研的铸铁平板上推动表座、工件比较顺畅,无发涩感觉,方便了测量,保证了测量准确度。
铸铁平板的铸铁质量和热处理质量对平板使用性能产生较大影响:或因残存较大内应力使工作面变形;或因不耐磨损使不能保持;或因刮削困难得不到数值小的粗糙度。因此使用铸铁平板必须注意铸铁材料的选择,采用时效处理等方法消除铸铁平板的残余应力。
岩石平板的特点是什么
岩石平板的特点主要是稳定、维护方便。这是因为:
①岩石平板组织结构稠密、表面光滑耐磨、粗糙度数值小;
②岩石经长期天然时效,内应力完全消失,材质稳定,不会变形;
③耐酸、耐碱、耐腐蚀、抗磁;
④不会受潮生锈,使用、维护方便;
⑤线胀系数小,受温度影响小;
⑥工作面受碰撞或划伤后,只会产生凹坑,不产生凸纹、毛刺,对测量无影响。
岩石平板主要缺点是,不能承受过大的撞击、敲打,湿度高会变形,吸湿性为1%。
铸铁平板与岩石平板哪个稳定性更好
岩石平板与铸铁平板相比较后者的稳定性较差,花岗岩平板较优,以碰撞伤痕来说,铸铁平板的凹坑周围凸起,严重影响平面度及量测重现度,则凹坑周围不会凸起。
铸铁平板表面幅射热吸收慢,导热快,进入恒温室较快稳定,但恒温室内温度稍有变化即不稳定。另外它可在标准室内进行整修,但遇潮湿会生锈,在价格方面通常较高。花岗岩平板则在这些方面皆和铸铁平板相反。
花岗岩平台/花岗岩平板主要矿物成分为辉石,斜长石,少量橄榄石,黑云母以及微量磁铁矿,黑色色泽,结构精密,经过亿万年的老化,质地均匀,稳定性好,强度大,硬度高,能在重负荷下保持高。适用于工业生产和实验室的测量工作。比铸铁平台/铸铁平板高,并且搁置几年也不易变形。要注意要放在干燥阳光适宜的地方