球墨鑄鐵熱處理，搞鑄造的一定要懂！
除了可鍛鑄鐵球墨鑄鐵退火將滲碳體分解為團(tuán)絮狀石墨外，鑄鐵的熱處理目的在于兩方面：
一是改變基體組織，改善鑄鐵性能，
二是消除鑄件應(yīng)力。值得注意的是：鑄件的熱處理不能改變鑄件原來(lái)的石墨形態(tài)及分布，即原來(lái)是片狀或球狀的石墨熱處理后仍為片狀或球狀，同時(shí)它的尺寸不會(huì)變化，分布狀況不會(huì)變化。
一、時(shí)效
鑄造過(guò)程中鑄鐵件由表及里冷卻速度不一樣，形成鑄造內(nèi)應(yīng)力，若不消除，在切削加工及使用過(guò)程中它會(huì)使零件變形甚至開(kāi)裂。為釋放應(yīng)力常采用人工時(shí)效及自然時(shí)效兩種辦法。將鑄件加熱到大約500~560℃保溫一定時(shí)間，接著隨爐冷取出鑄件空冷，這種時(shí)效為人工時(shí)效；自然時(shí)效是將鑄鐵件存放在室外6~18個(gè)月，讓應(yīng)力自然釋放，這種時(shí)效可將應(yīng)力部分釋放，但因用的時(shí)間長(zhǎng)，效率低，已不太采用。
二、改善鑄鐵件整體性能為目的熱處理
為改善鑄鐵件整體性能常有消除白口退火，提高韌性的球墨鑄鐵退火，提高球墨鑄鐵強(qiáng)度的正火、淬火等。
1、消除白口退火
普通灰口鑄鐵或球墨鑄件表面或薄壁處在鑄造過(guò)程中因冷卻速度過(guò)快出現(xiàn)白口，鑄鐵件無(wú)法切削加工。為消除白口降低硬度常將這類鑄鐵件重新加熱到共析溫度以上（通常880~900℃），并保溫1~2h（若鑄鐵Si含量高，時(shí)間可短）進(jìn)行退火，滲碳體分解為石墨，再將鑄鐵件緩慢冷卻至400℃-500℃出爐空冷。在溫度700－780℃，即共析溫度附近不宜冷速太慢，以便滲碳體過(guò)多的轉(zhuǎn)變?yōu)槭档土髓T鐵件強(qiáng)度。
2、提高韌性的球墨鑄鐵退火
球墨鑄鐵在鑄造過(guò)程中此普通灰口鑄鐵的白口傾向大，內(nèi)應(yīng)力也較大，鑄鐵件很難得到純粹的鐵素體或珠光體基體，為提高鑄鐵件的延性或韌性，常將鑄鐵件重新加熱到900－950℃并保溫足夠時(shí)間進(jìn)行高溫退火，再爐冷到600℃出爐變冷。過(guò)程中基體中的滲碳體分解出石墨，自?shī)W氏體中析出石墨，這些石墨集聚于原球狀石墨周圍，基體全轉(zhuǎn)換為鐵素體。 若鑄態(tài)組織由（鐵素體＋珠光體）基體，以及球狀石墨組成，為提高韌性，只需將珠光體中滲碳體分解轉(zhuǎn)換為鐵素體及球狀石墨，為此將鑄鐵件重新加熱到700－760℃的共析溫度上下經(jīng)保溫后爐冷至600℃出爐變冷。
3、提高球墨鑄鐵強(qiáng)度的正火
球墨鑄鐵正火的目的是將基體組織轉(zhuǎn)換為細(xì)的珠光體組織。工藝過(guò)程是將基體為鐵素體及珠光體的球墨鑄鐵件重新加熱到850－900℃溫度，原鐵素體及珠光體轉(zhuǎn)換為奧氏體，并有部分球狀石墨溶解于奧氏體，經(jīng)保溫后空冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)珠光體，因此鑄件的強(qiáng)度提高。
4、球墨鑄鐵的淬火并回火處理
球墨鑄造件作為軸承需要更高的硬度，常將鑄鐵件淬火并低溫回火處理。工藝是：鑄件加熱到860－900℃的溫度，保溫讓原基體全部奧氏體化后再在油或熔鹽中冷卻實(shí)現(xiàn)淬火，后經(jīng)250－350℃加熱保溫回火，原基體轉(zhuǎn)換為回火馬氏體及殘留奧氏體組織，原球狀石墨形態(tài)不變。處理后的鑄件具有高的硬度及一定韌性，保留了石墨的潤(rùn)滑性能，耐磨性能更為改善。
球墨鑄鐵件作為軸類件，如柴油機(jī)的曲軸、連桿，要求強(qiáng)度高同時(shí)韌性較好的綜合機(jī)械械性能，對(duì)鑄鐵件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。工藝是：鑄鐵件加熱到 860－900℃的溫度保溫讓基體奧氏體化，再在油或熔鹽中冷卻實(shí)現(xiàn)淬火，后經(jīng)500－600℃的高溫回火，獲得回火索氏體組織（一般尚有少量粹塊狀的鐵素體），原球狀石墨形態(tài)不變。處理后強(qiáng)度，韌性匹配良好，適應(yīng)于軸類件的工作條件。
5、球墨鑄鐵的等溫淬火處理
球墨鑄鐵的等溫淬火處理目的在于讓鑄鐵件的基體組織轉(zhuǎn)換為強(qiáng)韌的下貝氏體組織，強(qiáng)度極限可超過(guò)1100MPa，沖擊韌性AK≥32J。處理工藝是：將球墨鑄鐵件加熱到830－870℃溫度保溫基體奧氏體化后，投入280－350℃的熔鹽中保溫，讓奧氏體部分轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w，原球狀石墨不變。獲得高強(qiáng)度的球墨鑄鐵。
上述鑄鐵熱處理表明：鑄鐵件熱處理只能改變基體組織，不能改變石墨的形態(tài)及分布，機(jī)械性能的變化是基體組織的變化所致。普通灰口鑄鐵（包括孕育鑄鐵）石墨片對(duì)機(jī)械性能（強(qiáng)度、延性）影響很大，灰口鑄鐵經(jīng)熱處理改善機(jī)械性能不顯著。還需要注意的是鑄鐵的導(dǎo)熱性較鋼差，石墨的存在導(dǎo)致缺口敏感性較鋼高，因此鑄鐵熱處理中冷卻速度（尤其淬火）要嚴(yán)格控制。
三、鑄鐵的表面熱處理
鑄鐵件表面熱處理的目的是改善鑄鐵件的抗磨性能。鋼中的感應(yīng)加熱淬火，激光加熱淬火，軟氮化等工藝均適用鑄鐵。柴油機(jī)、內(nèi)燃機(jī)汽缸套目前常采用激光加熱淬火或軟氮化處理。激光加熱鑄鐵件加熱速度很快，空冷后工件就可形成一層高碳馬氏體組織的硬化層，因而抗磨損能力大為增強(qiáng)。鑄鐵件經(jīng)軟氮化處理后，表層形成一層e相的化合物（Fe2-3N）高硬化層，不僅硬度高，同時(shí)摩擦系數(shù)小，因而球墨鑄造抗磨損能力大為改善。
球墨鑄鐵的熱處理方法有以下幾種：
一． 退火
目的：一般是為了獲得鐵素體基體，提高其塑性與韌性，改善切削加工性，以及消除鑄造內(nèi) 應(yīng)力。
1． 高溫退火：高溫退火工藝是把鑄件加熱至共析溫度范圍以上，即900-950℃，保溫2-4小時(shí)，使鑄件發(fā)生第一階段石墨化，然后隨爐緩慢冷卻至600℃，使鑄件發(fā)生中間和第二階 段石墨化，再出爐空冷。
2． 低溫退火：低溫退火工藝是把鑄件加熱至共析溫度范圍附近，即720-760℃，保溫2-8 小時(shí)，使鑄件發(fā)生第二階段石墨化，然后隨爐緩冷至600℃，再出爐空冷。
二． 正火
目的：使鑄態(tài)下基體的混合組織變?yōu)橹楣怏w基體，從而提高其強(qiáng)度和耐磨性。
1． 高溫正火：是把鑄件加熱至共析溫度范圍以上，一般為880-920℃，保溫1-3小時(shí)，使基體組織全部奧氏體化，然后出爐空冷，使其在共析溫度范圍內(nèi)由于快冷而獲得珠光體基體。
2． 低溫正火：是把鑄件加熱至共析溫度范圍內(nèi)，即840-860℃，保溫1-4小時(shí)，使基體組 織部分奧氏體化，然后出爐空冷。提高了鑄件的韌性與塑性，但強(qiáng)度較低。
三． 等溫淬火 球墨鑄鐵進(jìn)行正火處理雖然應(yīng)用很廣，但當(dāng)鑄件形狀復(fù)雜，又需要高的綜合機(jī)械性能時(shí)，則 正火處理已很難滿足技術(shù)要求，而往往采用等溫淬火。
其工藝是把鑄件加熱至860-920℃，保溫一定時(shí)間（約為鋼的一倍），然后快速放入溫度為 250-350℃的等溫鹽浴中進(jìn)行半小時(shí)至一個(gè)半小時(shí)的等溫處理，然后取出空冷。 四． 調(diào)質(zhì)處理 對(duì)于受力復(fù)雜、截面尺寸較大、綜合機(jī)械性能要求高的鑄件，如采用正火或等溫淬火已不能 滿足上述要求，故往往采用調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）
調(diào)質(zhì)處理的淬火時(shí)間和保溫時(shí)間，基本上與等溫淬火相同，即加熱溫度為860-920℃，為了避免淬火冷卻時(shí)產(chǎn)生開(kāi)裂，除形狀簡(jiǎn)單的鑄件采用水冷外，一般都采用油冷。淬火后組織為 細(xì)片狀馬氏體和球狀石墨。然后再加熱到550-600℃，回火2-6小時(shí)。
球墨鑄鐵可進(jìn)行多種熱處理如QT400可退火，QT700可正火加回火，但感應(yīng)加熱表面淬火前， 最好先進(jìn)行正火處理。
一是改變基體組織，改善鑄鐵性能，
二是消除鑄件應(yīng)力。值得注意的是：鑄件的熱處理不能改變鑄件原來(lái)的石墨形態(tài)及分布，即原來(lái)是片狀或球狀的石墨熱處理后仍為片狀或球狀，同時(shí)它的尺寸不會(huì)變化，分布狀況不會(huì)變化。
一、時(shí)效
鑄造過(guò)程中鑄鐵件由表及里冷卻速度不一樣，形成鑄造內(nèi)應(yīng)力，若不消除，在切削加工及使用過(guò)程中它會(huì)使零件變形甚至開(kāi)裂。為釋放應(yīng)力常采用人工時(shí)效及自然時(shí)效兩種辦法。將鑄件加熱到大約500~560℃保溫一定時(shí)間，接著隨爐冷取出鑄件空冷，這種時(shí)效為人工時(shí)效；自然時(shí)效是將鑄鐵件存放在室外6~18個(gè)月，讓應(yīng)力自然釋放，這種時(shí)效可將應(yīng)力部分釋放，但因用的時(shí)間長(zhǎng)，效率低，已不太采用。
二、改善鑄鐵件整體性能為目的熱處理
為改善鑄鐵件整體性能常有消除白口退火，提高韌性的球墨鑄鐵退火，提高球墨鑄鐵強(qiáng)度的正火、淬火等。
1、消除白口退火
普通灰口鑄鐵或球墨鑄件表面或薄壁處在鑄造過(guò)程中因冷卻速度過(guò)快出現(xiàn)白口，鑄鐵件無(wú)法切削加工。為消除白口降低硬度常將這類鑄鐵件重新加熱到共析溫度以上（通常880~900℃），并保溫1~2h（若鑄鐵Si含量高，時(shí)間可短）進(jìn)行退火，滲碳體分解為石墨，再將鑄鐵件緩慢冷卻至400℃-500℃出爐空冷。在溫度700－780℃，即共析溫度附近不宜冷速太慢，以便滲碳體過(guò)多的轉(zhuǎn)變?yōu)槭档土髓T鐵件強(qiáng)度。
2、提高韌性的球墨鑄鐵退火
球墨鑄鐵在鑄造過(guò)程中此普通灰口鑄鐵的白口傾向大，內(nèi)應(yīng)力也較大，鑄鐵件很難得到純粹的鐵素體或珠光體基體，為提高鑄鐵件的延性或韌性，常將鑄鐵件重新加熱到900－950℃并保溫足夠時(shí)間進(jìn)行高溫退火，再爐冷到600℃出爐變冷。過(guò)程中基體中的滲碳體分解出石墨，自?shī)W氏體中析出石墨，這些石墨集聚于原球狀石墨周圍，基體全轉(zhuǎn)換為鐵素體。 若鑄態(tài)組織由（鐵素體＋珠光體）基體，以及球狀石墨組成，為提高韌性，只需將珠光體中滲碳體分解轉(zhuǎn)換為鐵素體及球狀石墨，為此將鑄鐵件重新加熱到700－760℃的共析溫度上下經(jīng)保溫后爐冷至600℃出爐變冷。
3、提高球墨鑄鐵強(qiáng)度的正火
球墨鑄鐵正火的目的是將基體組織轉(zhuǎn)換為細(xì)的珠光體組織。工藝過(guò)程是將基體為鐵素體及珠光體的球墨鑄鐵件重新加熱到850－900℃溫度，原鐵素體及珠光體轉(zhuǎn)換為奧氏體，并有部分球狀石墨溶解于奧氏體，經(jīng)保溫后空冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)珠光體，因此鑄件的強(qiáng)度提高。
4、球墨鑄鐵的淬火并回火處理
球墨鑄造件作為軸承需要更高的硬度，常將鑄鐵件淬火并低溫回火處理。工藝是：鑄件加熱到860－900℃的溫度，保溫讓原基體全部奧氏體化后再在油或熔鹽中冷卻實(shí)現(xiàn)淬火，后經(jīng)250－350℃加熱保溫回火，原基體轉(zhuǎn)換為回火馬氏體及殘留奧氏體組織，原球狀石墨形態(tài)不變。處理后的鑄件具有高的硬度及一定韌性，保留了石墨的潤(rùn)滑性能，耐磨性能更為改善。
球墨鑄鐵件作為軸類件，如柴油機(jī)的曲軸、連桿，要求強(qiáng)度高同時(shí)韌性較好的綜合機(jī)械械性能，對(duì)鑄鐵件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。工藝是：鑄鐵件加熱到 860－900℃的溫度保溫讓基體奧氏體化，再在油或熔鹽中冷卻實(shí)現(xiàn)淬火，后經(jīng)500－600℃的高溫回火，獲得回火索氏體組織（一般尚有少量粹塊狀的鐵素體），原球狀石墨形態(tài)不變。處理后強(qiáng)度，韌性匹配良好，適應(yīng)于軸類件的工作條件。
5、球墨鑄鐵的等溫淬火處理
球墨鑄鐵的等溫淬火處理目的在于讓鑄鐵件的基體組織轉(zhuǎn)換為強(qiáng)韌的下貝氏體組織，強(qiáng)度極限可超過(guò)1100MPa，沖擊韌性AK≥32J。處理工藝是：將球墨鑄鐵件加熱到830－870℃溫度保溫基體奧氏體化后，投入280－350℃的熔鹽中保溫，讓奧氏體部分轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w，原球狀石墨不變。獲得高強(qiáng)度的球墨鑄鐵。
上述鑄鐵熱處理表明：鑄鐵件熱處理只能改變基體組織，不能改變石墨的形態(tài)及分布，機(jī)械性能的變化是基體組織的變化所致。普通灰口鑄鐵（包括孕育鑄鐵）石墨片對(duì)機(jī)械性能（強(qiáng)度、延性）影響很大，灰口鑄鐵經(jīng)熱處理改善機(jī)械性能不顯著。還需要注意的是鑄鐵的導(dǎo)熱性較鋼差，石墨的存在導(dǎo)致缺口敏感性較鋼高，因此鑄鐵熱處理中冷卻速度（尤其淬火）要嚴(yán)格控制。
三、鑄鐵的表面熱處理
鑄鐵件表面熱處理的目的是改善鑄鐵件的抗磨性能。鋼中的感應(yīng)加熱淬火，激光加熱淬火，軟氮化等工藝均適用鑄鐵。柴油機(jī)、內(nèi)燃機(jī)汽缸套目前常采用激光加熱淬火或軟氮化處理。激光加熱鑄鐵件加熱速度很快，空冷后工件就可形成一層高碳馬氏體組織的硬化層，因而抗磨損能力大為增強(qiáng)。鑄鐵件經(jīng)軟氮化處理后，表層形成一層e相的化合物（Fe2-3N）高硬化層，不僅硬度高，同時(shí)摩擦系數(shù)小，因而球墨鑄造抗磨損能力大為改善。
球墨鑄鐵的熱處理方法有以下幾種：
一． 退火
目的：一般是為了獲得鐵素體基體，提高其塑性與韌性，改善切削加工性，以及消除鑄造內(nèi) 應(yīng)力。
1． 高溫退火：高溫退火工藝是把鑄件加熱至共析溫度范圍以上，即900-950℃，保溫2-4小時(shí)，使鑄件發(fā)生第一階段石墨化，然后隨爐緩慢冷卻至600℃，使鑄件發(fā)生中間和第二階 段石墨化，再出爐空冷。
2． 低溫退火：低溫退火工藝是把鑄件加熱至共析溫度范圍附近，即720-760℃，保溫2-8 小時(shí)，使鑄件發(fā)生第二階段石墨化，然后隨爐緩冷至600℃，再出爐空冷。
二． 正火
目的：使鑄態(tài)下基體的混合組織變?yōu)橹楣怏w基體，從而提高其強(qiáng)度和耐磨性。
1． 高溫正火：是把鑄件加熱至共析溫度范圍以上，一般為880-920℃，保溫1-3小時(shí)，使基體組織全部奧氏體化，然后出爐空冷，使其在共析溫度范圍內(nèi)由于快冷而獲得珠光體基體。
2． 低溫正火：是把鑄件加熱至共析溫度范圍內(nèi)，即840-860℃，保溫1-4小時(shí)，使基體組 織部分奧氏體化，然后出爐空冷。提高了鑄件的韌性與塑性，但強(qiáng)度較低。
三． 等溫淬火 球墨鑄鐵進(jìn)行正火處理雖然應(yīng)用很廣，但當(dāng)鑄件形狀復(fù)雜，又需要高的綜合機(jī)械性能時(shí)，則 正火處理已很難滿足技術(shù)要求，而往往采用等溫淬火。
其工藝是把鑄件加熱至860-920℃，保溫一定時(shí)間（約為鋼的一倍），然后快速放入溫度為 250-350℃的等溫鹽浴中進(jìn)行半小時(shí)至一個(gè)半小時(shí)的等溫處理，然后取出空冷。 四． 調(diào)質(zhì)處理 對(duì)于受力復(fù)雜、截面尺寸較大、綜合機(jī)械性能要求高的鑄件，如采用正火或等溫淬火已不能 滿足上述要求，故往往采用調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）
調(diào)質(zhì)處理的淬火時(shí)間和保溫時(shí)間，基本上與等溫淬火相同，即加熱溫度為860-920℃，為了避免淬火冷卻時(shí)產(chǎn)生開(kāi)裂，除形狀簡(jiǎn)單的鑄件采用水冷外，一般都采用油冷。淬火后組織為 細(xì)片狀馬氏體和球狀石墨。然后再加熱到550-600℃，回火2-6小時(shí)。
球墨鑄鐵可進(jìn)行多種熱處理如QT400可退火，QT700可正火加回火，但感應(yīng)加熱表面淬火前， 最好先進(jìn)行正火處理。
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