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铸钢件热处理的特点及工艺要素

时间:2013-05-23 09:54来源:洛阳科诺 作者:admin 点击:

铸钢件热处理是Fe-Fe3C相图为依据,控制铸钢件的显微组织,达到所要求的性能,它是重要的生产工序之一,热处理工序的生产质量直接关系到铸钢件的最终性能。
一、铸钢件热处理的特点
      1)铸钢件的铸态组织中,常有粗大枝晶及偏析。热处理时,其加热温度应稍高于同类成分的锻钢件,其奥氏体化保温时间也需适当延长。
      2)某些合金钢铸件的铸态组织偏析严重。为消除其对铸件最终性能的影响,需采取均匀化处理措施。
      3)对于形状复杂、壁厚相差较大的铸钢件,进行热处理时必须考虑截面效应和铸造应力因素。
      4)铸钢件热处理时,必须根据其结构特点合理堆放,尽量避免铸件变形。
二、铸钢件热处理的主要工艺要素
      铸钢件的热处理由加热、保温和冷却三个阶段组成。其工艺参数的确定,均以保证产品质量和节约成本为依据。图1给出了铸钢件几种热处理规范示意图。

1、加热
      加热是热处理过程中能耗最大的工序。加热过程的主要技术是选择适当的加热方式、加热速率及装料方式。
      1)加热速率:对于一般中小型铸钢件,可以不限制加热速率,采用炉子的最大功率加热。采用热炉装炉可极大地缩短加热时间和生产周期。实际上快速加热条件下,铸件表面与心部之间无显著的温度滞后。而缓慢加热将导致生产效率降低、能耗增大以及造成铸件表面严重氧化和脱碳。但对于一些形状结构复杂、壁厚较大、在加热中易生产较大的热应力而导致变形或开裂的铸件,则应控制加热速率。一般可以采取低温慢速加热(600度以下)或在低、中温区停留一、二次等工艺方法,在高温区仍可以采用快速加热升温。
      2)加热方式:铸钢件加热方式有辐射加热、盐浴加热和感应加热等。加热方式的选择原则是快速均匀、便于控制及高效低成本。一般应考虑铸件的结构尺寸、化学成分、热处理工艺和质量要求等。
      3)装料方式:铸件在炉内的堆放方式应予以足够的重视。基本原则是,充分利用有效空间、确保均匀受热条件并防止铸件变形。
2、保温
      铸钢件奥氏体化保温温度应根据铸钢的化学成分和要求的性能选定。一般比类同成分的锻钢件略高些(高20度左右)。对亚共析钢铸件,以碳化物能较快地溶入奥氏体,并兼顾奥氏体能保持细晶粒为原则,一般在Ac3温度以上30~50度。正火的温度比退火或淬火的稍高些。淬火时则在更高温度以上,避免残余奥氏体量过多。对于晶粒长大倾向显著的铸钢(如锰钢),淬火保温温度宜取下限。厚截面铸件的奥氏体化保温温度通常取上限。铸钢件热处理保温时间的确定应考虑两个方面因素:一是使铸件表面与心部温度均匀一致;二是组织均匀化。因此保温停留时间主要取决于铸件的导热性能、断面壁厚及合金元素等因素。一般合金钢铸件比碳钢铸件需更长的保温时间,铸件壁厚通常是估计保温时间的主要依据。根据经验,每25mm壁厚保温1h。大于25mm者,每增加25mm延长保温时间1h。对于回火处理、时效处理时的保温时间,应考虑热处理的目的、保温温度及元素扩散速度等因素,其保温时间应比正火或淬火时的保温时间长,一般为正火或淬火时保温时间的1.5~2倍。
3、冷却
      铸钢件在保温后可采取不同的速率冷却完成钢中相的转变,以获得所要求的金相组织,并达到规定的性能指标。一般说来,加大冷却速率有利于获得良好的组织状态并细化晶粒,从而提高钢的力学性能。但太大的冷却速度容易使铸件产生较大的应力,对于结构复杂的铸件可能导致变形或开裂。回火保温后的冷却方式,一般并无特别严格的要求,只是对一些有回火脆性敏感的低合金铸钢,回火保温后的冷却特别重要,宜采用快冷方式,以便尽快通过回火脆性区,避免降低铸钢的韧性。铸钢件热处理冷却介质常用的有空气、油、水、盐水及熔盐等。