專(zhuān)利名稱(chēng):可鍛鑄鐵熱處理新工藝的制作方法
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的可鍛鑄鐵熱處理工藝，特別是具有低溫、中溫連續(xù)分段保溫加熱的可鍛鑄鐵熱處理新工藝。
現(xiàn)有的可鍛鑄鐵工件熱處理是將工件從常溫緩慢連續(xù)加熱至高溫920到980攝氏度，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間保溫后再進(jìn)行冷卻和高溫回火。此種工藝由于將工件從常溫直接加熱至高溫，因此工件內(nèi)石墨核心數(shù)相對(duì)較少;此外，工件在石墨化高溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，石墨粗大，奧氏體晶粒粗大，從而降低了鑄件的機(jī)械性能，特別是對(duì)延伸率和沖擊韌性帶來(lái)不良影響。另外，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，能源消耗大，熱處理爐使用壽命低。
本發(fā)明的任務(wù)是尋找一種新的可鍛鑄鐵熱處理工藝，能有效的增加可鍛鑄鐵石墨化過(guò)程中的石墨核心數(shù)，細(xì)化晶粒，提高鑄件綜合機(jī)械性能和使用壽命，縮短熱處理過(guò)程時(shí)間，提高熱處理爐使用壽命，節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明的任務(wù)是用如下方式完成的為了縮短可鍛鑄鐵石墨化退火時(shí)間，增加石墨化過(guò)程中石墨核心數(shù)目，細(xì)化晶粒，增加相界面，改善石墨分布形態(tài)，強(qiáng)化基體，提高鑄件綜合機(jī)械性能，在工件以常溫連續(xù)加熱至高溫920℃到980℃前，將目前采用的直接連續(xù)加熱，改變?yōu)榈汀⒅袦剡B續(xù)分段保溫加熱過(guò)程。(見(jiàn)圖一、圖二)。在工件以常溫加熱到430℃至445℃溫度時(shí)，在此低溫區(qū)保溫一段時(shí)間，此時(shí)工件石墨核心大量增加，石墨核心數(shù)多達(dá)每平方毫米600個(gè)以上，然后繼續(xù)加熱升到中溫740℃至755℃，此時(shí)，在繼續(xù)增加石墨核心的同時(shí)，石墨開(kāi)始出現(xiàn)合并長(zhǎng)大的趨勢(shì)。然后升溫到920℃至980℃高溫區(qū)，完成第一階段石墨化后，對(duì)鐵素體可鍛鑄鐵則降溫到750℃至700℃，保溫完成第二階段石墨化后，再降溫至650℃空冷;對(duì)珠光體可鍛鑄鐵在完成第一階段石墨化后，降溫到860℃至900℃空冷，再經(jīng)620℃至700℃高溫回火后空冷，即完成可鍛鑄鐵熱處理全過(guò)程。
經(jīng)采用可鍛鑄鐵熱處理新工藝，鑄件最終的機(jī)械性能，對(duì)鐵素體可鍛鑄鐵的抗拉強(qiáng)度不低于每平方米421.4牛頓。延伸率不低于15%;對(duì)珠光體可鍛鑄鐵的抗拉強(qiáng)度不低于每平方米715.4牛頓，延伸率不低于5%。其性能指標(biāo)超過(guò)了國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，石墨化過(guò)程總時(shí)間縮短約40%至60%，特別是縮短了高溫階段石墨化時(shí)間。特別指出，對(duì)珠光體可鍛鑄鐵經(jīng)860℃至900℃正火，不經(jīng)高溫回火就可以達(dá)到抗拉強(qiáng)度不低于每平方米774.2牛頓，延伸率不低于2.1%。
工件在低溫區(qū)保溫處理階段，經(jīng)石墨化處理，可使鑄件中的氫氣釋出，造成組織內(nèi)部有一定的應(yīng)力，有利于共晶碳化物骨架的松動(dòng)和分解，同時(shí)滲碳體分解過(guò)程中析出鐵素體，有利于增加相界面積，亦有助于加速石墨化進(jìn)程，經(jīng)低溫處理大量增加鑄件內(nèi)部的石墨核心。這種大量彌散分布的石墨核心，對(duì)加速鑄件的石墨化進(jìn)程有顯著作用。
在中溫區(qū)保溫處理階段，鑄件顯微組織中碳化物骨架全部打亂，碳化物分解速度加快，碳原子有較高的激活能，加快了擴(kuò)散速度。此時(shí)，在增加石墨核心數(shù)的同時(shí)，由于石墨對(duì)附近的碳原子吸收能力很強(qiáng)，因而沿石墨基面方向長(zhǎng)大速度很快，已可明顯看出石墨合并的團(tuán)球化趨勢(shì)。但中溫階段碳化物分解是有限度的，要碳化物繼續(xù)分解，必須提高加熱溫度至920℃以上，并保溫以完成可鍛鑄鐵的第一階段石墨化。
圖一 鐵素體可鍛鑄鐵熱處理新工藝曲線(xiàn)圖二 珠光體可鍛鑄鐵熱處理新工藝曲線(xiàn)圖三 鑄件熱處理前斷口組織(1.5倍)圖四 鑄件熱處理前顯微組織-珠光體+碳化物(萊氏體) (400倍)圖五 鑄件升溫至低溫階段的顯微組織-含大量石墨核心 (100倍)圖六 鑄件升溫至低溫階段后再升溫至中溫階段保溫后石墨形態(tài) (100倍)圖七 鐵素體可鍛鑄鐵最終熱處理后石墨特征 (100倍)圖八 鐵素體可鍛鑄鐵最終熱處理后顯微組織 (200倍)圖九 鐵素體可鍛鑄鐵最終熱處理后電子掃描微觀(guān)特征 (1500倍)圖十 鐵素體可鍛鑄鐵最終熱處理后試樣抗彎試驗(yàn)后形態(tài) (1/2倍)
圖十一 珠光體可鍛鑄鐵最終熱處理后石墨特征 (100倍)圖十二 珠光體可鍛鑄鐵最終熱處理后顯微組織-珠光體+圓狀石墨 (400倍)實(shí)施例一珠光體可鍛鑄鐵鑄件的化學(xué)成份是C2.59%、S11.71%、Mn0.53%、P0.13%、S0.075。熱處理前硬度值HB375，斷口組織全白口(圖三)，顯微組織是珠光體+碳化物(萊氏體)(圖四)。
將鑄件放入爐內(nèi)從常溫加熱至440℃低溫區(qū)，保溫一段時(shí)間后，石墨核心大量增加(圖五)，將鑄件繼續(xù)從440℃升溫至740℃中溫區(qū)，保溫一段時(shí)間后，鑄件顯微組織除繼續(xù)增加石墨核心的同時(shí)，石墨開(kāi)始出現(xiàn)合并長(zhǎng)大的趨勢(shì)(圖六)，再繼續(xù)升溫到920℃至950℃保溫3至6小時(shí)，完成第一階段石墨化后，降溫到860℃至900℃，然后出爐空冷，再經(jīng)620℃至700℃高溫回火，最終熱處理后鑄件石墨形態(tài)特征見(jiàn)圖十一，其顯微組織是珠光體+團(tuán)狀石墨，抗拉強(qiáng)度為每平方米715.4至730.1牛頓。延伸率為4.6%至5.2%，布氏硬度為229至240。
實(shí)施例二鐵素體可鍛鑄鐵當(dāng)實(shí)施例一的鑄件按圖一工藝加熱到920℃至950℃，經(jīng)保溫后完成第一階段石墨化后，爐內(nèi)依次降溫至750℃、700℃和650℃后，將工件出爐空冷，即得到鐵素體可鍛鑄鐵。其最終熱處理后石墨特征見(jiàn)圖七、顯微組織是鐵素體+團(tuán)狀石墨(圖八)、電子掃描微觀(guān)特征見(jiàn)圖九、試樣抗彎試驗(yàn)后形態(tài)見(jiàn)圖十;抗拉強(qiáng)度為每平方米421.4至438.1牛頓，延伸率為14.8%至15.1%，布氏硬度為154至157。
權(quán)利要求
1.可鍛鑄鐵熱處理新工藝是將工件從常溫加熱到920℃至980℃保溫后進(jìn)行冷卻或再經(jīng)高溫回火處理，其特征在于工件從常溫加熱到高溫時(shí)，有低溫和中溫兩個(gè)連續(xù)分段保溫加熱處理過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的工藝，其特征在于低溫保溫加熱溫度范圍是430至445攝氏度。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的工藝，其特征在于中溫保溫加熱溫度范圍是740至755攝氏度。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明提供一種改進(jìn)的可鍛鑄鐵熱處理新工藝，它適用于鐵素體和珠光體可鍛鑄鐵。它是在工件從常溫加熱到920℃至980℃時(shí)，從目前連續(xù)加熱升溫改進(jìn)為在連續(xù)加溫過(guò)程中有低溫和中溫兩個(gè)連續(xù)分段保溫加熱段。這樣可增加石墨核心數(shù)，細(xì)化晶粒，提高鑄件綜合機(jī)械性能。珠光體可鍛鑄鐵抗拉強(qiáng)度不低于每平方米715.4牛頓，延伸率不低于5％。鐵素體可鍛鑄鐵抗拉強(qiáng)度不低于每平方米421.4牛頓，延伸率不低于15％。
文檔編號(hào)C21D5/00GK86106729SQ86106729
公開(kāi)日1987年4月29日 申請(qǐng)日期1986年9月29日
發(fā)明者黃滌凡, 鄧奇文, 熊道近, 何正斌 申請(qǐng)人:湘潭市韶山瑪鋼總廠(chǎng)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan