球墨铸铁常用的热处理方法

球墨铸铁常用的热处理方法有几种？

球墨铸铁组织中，石墨呈球状，对基体的削弱和破坏作用比片状石墨弱。球铁性能主要取决于基体组织，石墨的影响居次要地位。以各种热处理方式改善球铁的基体组织，即可程度不同地提高其力学性能。由于化学成分、冷却速度、球化剂等因素的影响，在铸态组织中，尤其是铸件薄壁处常出现铁素体+珠光体+渗碳体+石墨的混合组织。热处理的目的就在于获得所需要的组织，从而改善力学性能。

球墨铸铁常用的热处理方法如下。

（1）低温石墨化退火加热温度720~760℃。随炉冷却至500℃以下出炉空冷。使共析渗碳体分解，获得铁素体基体的球铁，以提高韧性。

（2）高温石墨化退火880~930℃，转至720~760℃保温，随炉冷却至500℃以下出炉空冷。消除白口组织，获得铁素体基体的球铁，提高塑性，降低硬度，增加韧性。

（3）完全奥氏体化正火880~930℃，冷却方式：雾冷、风冷或空冷，为减少应力，增加回火工序：500~600℃，获得珠光体+少量铁素体+球状石墨，提高强度、增加硬度和耐磨性。

（4）不完全奥氏体化正火820~860℃加热，冷却方式：雾冷、风冷或空冷，为减少应力，增加回火工序：500~600℃，获得珠光体+少量分散的铁素体组织，得到较好的综合力学性能。

（5）调质处理840~880℃加热，冷却方式：油或水冷，淬火之后的回火温度：550~600℃，获得回火索氏体组织，提高综合力学性能。

（6）等温淬火840~880℃加热，在250~350℃盐浴中淬火，获得综合力学性能，尤其能提高强度、韧性与耐磨性。

热处理加热时，铸件入炉温度一般小于350℃，加热速度视铸件尺寸与复杂程度而定，在30~120℃/h之间选择。尺寸大、复杂件的入炉温度要低，升温速度要慢。加热温度则取决于基体组织和化学成分。保温时间按铸件壁厚而定。

此外，球铁铸件还可以采用高频、中频、火焰等方法作表面淬火，以获得高硬度、耐磨性以及抗疲劳性能。也可以软氮化处理，提高铸件耐磨性。

常用热处理工艺【详情】

常用的几种热处理方法 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 更多相关表面处理及精密零件加工展示，就在深圳机械展！ 1.常用热处理方式 1.1.退火 把钢加热到一定温度并在此温度下保温，然后缓慢冷却到室温。 退火有完全退火、球化退火、去应力退火等几种。 a.将钢加热到预定温度，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却称为完全退火．目的是降 低钢的硬度，消除钢中不均匀组织和内应力． b.把钢加热到750度，保温一段时间，缓慢冷却至500度下，最后在空气中冷却叫球 化退火。目的是降低钢的硬度，改善切削性能，主要用于高碳钢。 c.去应力退火又叫低温退火，把钢加热到500～600度，保温一段时间，随炉缓冷到 300度以下，再室温冷却．退火过程中组织不发生变化，主要消除金属的内应力。 1.2.正火 将钢件加热到临界温度以上30-50℃，保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。 正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。 正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，所以正火热处理的生产周期短。故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。 1.3.淬火 将钢件加热到临界点以上某一温度（45号钢淬火温度为840-860℃，碳素工具钢的淬火温度为760～780℃），保持一定的时间，然后以适当速度在水（油）中冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。 淬火与退火、正火处理在工艺上的主要区别是冷却速度快，目的是为了获得马氏体组织。马氏体组织是钢经淬火后获得的不平衡组织，它的硬度高，但塑性、韧性差。马氏体的硬度随钢的含碳量提高而增高。

1.4.回火 钢件淬硬后，再加热到临界温度以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。 淬火后的钢件一般不能直接使用，必须进行回火后才能使用。因为淬火钢的硬度高、脆性大，直接使用常发生脆断。通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性，提高韧性；另一方面可以调整淬火钢的力学性能，达到钢的使用性能。根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。 A 低温回火150～250．降低内应力，脆性，保持淬火后的高硬度和耐磨性。 B 中温回火350～500；提高弹性，强度。 C 高温回火500～650；淬火钢件在高于500℃的回火称为高温回火。淬火钢件经高温淬火后，具有良好综合力学性能（既有一定的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性）。所以一般中碳钢和中碳合金钢常采用淬火后的高温回火处理。轴类零件应用最多。 淬火+高温回火称为调质处理。 2.Q235热处理工艺 Q235属于碳素结构钢，含碳量大概0.12%-0.2%之间，相当于普通的10、20钢，淬火后硬度改变不大。具有较高的强度，良好的塑性，韧性和焊接性能，综合性能好，能满足一般钢结构和钢筋混凝土结构用钢的要求。 Q235一般买来就用不热处理，一般它都用在工程上大量需要钢材的地方，数量巨大，一般是热轧后就使用，热轧也就是有正火这个热处理，不热处理的原因有几个： 1)这些场合不需要太高的力学要求。 2)这些钢构件的体积太大了，你想热处理也不现实。 3)这些钢很多情况下要被焊接使用的，你热处理了被焊接后也被焊接过程中将焊缝的 热处理给破坏了。 4)材料价格便宜，质量要求比较低，而且是低碳钢，热处理的效果也不太好。 5)如果非要用Q235淬出硬度那只能渗碳，但是一件很不划算的事情。 Q235在理论上是可以淬火得到马氏体的。但是由于马氏体碳过饱和度很低，淬火后的硬度很低，只有170HBS左右。而这种钢的供应状态硬度大概就有144HBS左右(出

球墨铸铁热处理方法之探讨

球墨铸铁热处理方法之探讨 陆卫倩：（上海电机学院机械工程学院，上海200240）中国铸造装备与技术4／2010 高级工程师，原任上海机床厂有限公司磨床研究所高级工程师，现任上海电机学院副教授，主要从事零件失效分析和金属材料热处理 本文详细介绍了球墨铸铁件的各种热处理工艺，并简单介绍了纳米技术在球墨铸铁件表面处理中的应用。从文献资料来看，经纳米技术表面处理后的球墨铸铁件具有良好的自润性、良好的耐磨性、良好的耐蚀性，因此是一种非常有前途的表面处理。 众所周知：热处理是一项改进金属材料品质的方法，借助热处理可以改变或影响铸铁的组织及性质，同时还可获得更高的强度、硬度和耐磨性等。铸铁热处理的种类繁多，但基本上可分成两大类：第一类是组织构造不会由热处理而发生变化或者也不应该发生改变的，第二类则是基本的组织结构发生变化者。第一种热处理主要是用于消除内应力，热处理后组织、强度及其它力学性质等没有因热处理而发生明显变化。第二种热处理能使基体组织发生明显的变化，这种热处理大致分为五类：①退火：其目的主要在于分解碳化物，降低铸铁的硬度，提高加工性能；②正火：其目的主要用于改进铸铁组织、获得均匀分布的力学性能；③淬火：其目的主要是为了获得比较高的硬度和表面耐磨性；④表面硬化处理：其目的主要是获得表面硬化层，同时得到较高的表面耐磨性；⑤析出硬化处理：其目的主要是为获得更高强度。 铸铁种类繁多，有灰口铸铁、白口铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁等等，它们的组织结构也各不相同。一般根据凝固过程中的析出物———共晶石墨或共晶碳化物来分类:基体内主要含片状石墨者称之为灰铸铁，主要含碳化物者称之为白口铸铁。事实上白口铸铁由于具有很高的硬度与脆性用途较少；而灰铸铁的性质主要是由共晶石墨的形状与大小而定，这些析出的石墨无法经由热处理予以改进，因此具有非常低的强度及硬度。但若铁液添加镁及稀土金属能使石墨在凝固过程中以球状析出成为球墨铸铁，那么情况就有所不同。由于球墨铸铁其性质与基体相同的钢接近，故通过热处理可使强度、硬度明显提高，弹性模数、伸长率也有不同程度的提高。但是不同的热处理对球墨铸铁的作用完全不同，在工程上用的比较多的是退火、正火和析出硬化处理；事实上球墨铸铁同样可以通过调质、等温淬火处理以及渗氮、渗硼和低温气体碳氮共渗来改善其力学性能。下面就球墨铸铁的热处理方法予以探讨。 【1】球墨铸铁的常规热处理 1.1退火处理 若要提高球墨铸铁的韧性可采用退火处理。球墨铸铁在铸造过程中比普通灰口铸铁的白口倾向大，内应力也较大，球墨铸铁件很难得到纯粹的铁素体或珠光体基体。为提高球墨铸铁件的延性或韧性，可将球墨铸铁件重新加热到900～950℃并保温足够时间进行高温退火，再炉冷到600℃出炉变冷。在此过程中基体中的渗碳体会分解出石墨，奥氏体中会析出石墨，这些石墨集聚于原球状石墨周围，基体则全转换为铁素体，从而提高球墨铸铁的韧性。若铸态组织由（铁素体＋珠光体）为基体+球状石墨组成，那么只需将球墨铸铁件重新加热到700～760℃的共析温度上下经保温后炉冷至600℃出炉变冷，就能将珠光体中渗碳体分解转换为铁素体及球状石墨来提高其韧性。 1.2正火处理

1简述常用的热处理的方法及时效处理

1简述常用的热处理的方法及时效处理。 答：常用热处理方法：退火,正火,淬火,回火,渗碳,渗氮,碳氮共渗,渗硼。时效处理有人工时效处理，自然时效处理。 退火，将工件加热至Ac3以上30~50度，保温一定时间后，随炉缓慢冷却至500度一下在空间中冷却。 正火，将钢件加热至Ac3或Acm以上，保温后从炉中取出在空气中冷却的一种操作。 淬火，将钢件加热至Ac3或Ac1以上，保温后在水或油等冷却液中快速冷却，已获得不稳定的组织。 回火，将淬火后的钢重新加热到Ac1以下的温度，保温后冷却至室温的热处理工艺。 自然时效处理，将工件放置在室温或自然条件下长时间存放而发生的时效现象，称为自然时效处理。 人工时效处理，采用将工件加热到较高温度，并较短时间进行时效处理的时效处理工艺，叫人工时效处理。 2简述钢回火的目的 答：回火又称配火。将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理。或将淬火后的合金工件加热到适当温度，保温若干时间，然后缓慢或快速冷却。目的：一般用以减低或消除淬火钢件中的内应力，或降低其硬度和强度，以提高其延性或韧性。根据不同的要求可采用低温回火、中温回火或高温回火。通常随着回火温度的升高，硬度和强度降低，延性或韧性逐渐增高。 3简述钢的表面淬火的作用及分类。 答：有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。 根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。 4简述感应热处理技术的工作原理及特点。简述超音频感应淬火的工作频率及频率和淬硬层厚度的关系。 答：基本原理将工件放入感应器(线圈)内，当感应器中通入一定频率的交变电流时,周围即产生交变磁场。交变磁场的电磁感应作用使工件内产生封闭的感应电流──涡流。感应电流在工件截面上的分布很不均匀，工件表层电流密度很高，向内逐渐减小, 这种现象称为集肤效应。工件表层高密度电流的电能转变为热能，使表层的温度升高，即实现表面加热。电流频率越高，工件表层与内部的电流密度差则越大，加热层越薄。在加热层温度超

金属材料热处理方法有几种

金属材料热处理方法有几种？各有什么特点？ 金属材料热处理方法有退火、谇火及回火，渗碳、氮化及氰化等。 (1) 退火处理 退火处理按工艺温度条件的不同，可分为完全退火、低温退火和正火处理。 ①完全退火是把钢材加热到Ac3 (此时铁素体开始溶解到奥氏体中，指铁碳合金平衡图中Ac3，即临界温度）以上20?30℃，保温一段时间后，随炉温缓冷到400?500(，然后在空气中冷却。 完全退火适用于含碳量小于0.83%的铸造、锻造和焊接件。目的是为了通过相变发生重结晶，使晶粒细化，减少或消除组织的不均匀性，适当降低硬度，改善切削加工性，提高材料的韧性和塑性，消除内应力。 ②低温退火是一种消除内应力的退火方法。对钢材进行低温退火时.先以缓慢速度加热升温至500?600匸，然后经充分的保温后缓慢降温冷却。 低温退火（消除内应力退火）主要适用于铸件和焊接件，是为了消除零件铸造和焊接过程中产生的内应力，以防止零件在使用工作中变形。采用这种退火方法，钢材的结晶组织不发生变化。 ③正火是退火处理中的一种变态，它与完全退火不同之处在于零件的冷却是在静止的空气中，而不是随炉缓慢降温冷却。正火处理后的晶粒比完全退火更细，增加了材料的强度和韧性，减少内应力，改善低碳钢的切削性能。 正火处理主要适合那些无需调质和淬火处理的一般零件和不能进行淬火和调质处理的大型结构零件。正火时钢的加热温度为753?900°C。 (2) 淬火及回火处理 淬火可分整体淬火和表面淬火，淬火后的钢一般都要进行回火。回火是为了消除或降低淬火钢的残余应力，以使淬火后的钢内纟且织趋于稳定。钢材淬火后为了得到不同的硬度，回火温度可采用几种温度段。 ①淬火后低温回火目的是为了降低钢中残余应力和脆性、而保持钢淬火后的高硬度和耐磨性，硬度在HRC58?64范围内。适合于各种工具、渗碳零件和滚动轴承。回火温度为150?250匸。 ②淬火后中温回火目的是为了保持钢材有一定的韧性、在此基础上提高其弹性和屈服极限。适合于各种弹簧、锻模及耐冲击工具等。回火温度为350?500"，淬火后回火得到的钢材硬度为HRC 35?45。 ③淬火后高温回火这种回火温度处理通常称之为调质处理。回火温度为500?650℃，材料的硬度为HRC25?35。 调质处理广泛应用在齿轮与轴的机械加工工艺中，以使零件在塑性、韧性和强度方面有较好的综合性能。 表面淬火是使零件的表面有较髙的硬度和耐磨性，而零件的内部（心部）有足够的塑性和韧性。如承受动载荷及摩擦条件下工作的齿轮、凸轮轴、曲轴颈等，均应进行表面淬火处理。 表面淬火用钢材的含碳量应大于35%，如45、40Cr、40Mn2 等钢材，都比较适合表面淬火。表面谇火的方法可分为表面火焰淬火和表面髙频淬火。 a. 表面火焰淬火是用高温的氧-乙块火焰，把零件表面加热到Ac3线以上温度，

常见的热处理方法

常见的热处理方法、目的和工序位置的安排 由于热处理工序安排对车削类工艺影响较大，更重要的是往往由于热处理工序安排颠倒，使工件无法继续加工，而且所产生的废品往往是无法挽回的。为此对热处理工序的安排要加以了解，并引起重视。 下面将常见的热处理方法、目的和工序位置的安排分别介绍如下： 一、预备热处理 预备热处理包括退火、正火、调质和时效等。这类热处理的目的是改善加工性能，消除内应力和为最终热处理做好组织准备。退火、正火、调质工序多数在粗加工前后，时效处理一般安排在粗加工、半精加工以后，精加工之前。 1.退火和正火 目的是改善切削性能，消除毛坯内应力，细化晶粒，均匀组织；为以后热处理作准备。 例如：含碳量大于0.7%的碳钢和合金钢，为降低硬度便于切削加工采用退火处理； 含碳量低于0.3%的低碳钢和低合金钢，为避免硬度过低切削时粘刀，而采用正火适当提高硬度。 一般用于锻件、铸件和焊接件。退火一般安排在毛坯制造之后，粗加工之前进行。2.调质 目的是使材料获得较好的强度、塑性和韧性等方面的综合机械性能，并为以后热处理作准备。 用于各种中碳结构钢和中碳合金钢。调质一般安排在粗加工之后，半精加工之前。 调质是最常用的热处理工艺。大部分的零件都是通过调质处理来提高材料的综合机械性能，即提高拉伸强度、屈服强度、断面收缩率、延伸率、冲击功。调质处理能大大提高材料的拉伸和屈服强度，提高屈强比和冲击功，使材料具有强度和塑韧性的良好配合。由于屈服强度、疲劳强度、冲击强度的提高，在零件设计时就可以采用更小的材料截面，从而减少机械设备的整体重量，节省零件占用空问和能量消耗。因此在某些场合为了减少机械空间和机械重量在设计过程中要有意识地利用调质工艺。 需要强调的是，一般来讲调质钢应该为中碳钢( C = 0．3％～0．6％)；碳钢中像30、 35、40、45、50等钢种则既可以调质处理又可以正回火使用；而对高碳钢和低碳钢则 不宜采用调质工艺 调质过程是淬火加高温回火。首先需要将零件加热到材料的Acl点以上30～50℃ (800．950℃)，保温一定时间，然后在油中或水中冷却。冷却后立即入炉进行回火(500～650℃)，以降低淬火应力、调整组织成份，进而达到机械性能要求。而回火温度的制定是根据硬度或性能高低而定的，硬度和强度越高，回火温度越低。调质工序后的任何高于回火温度的加热，都将降低已达到的强度。 选择调质处理时应特别注意以下几点： (1)图纸中应明确要求 应明确写明“调质”。若只写“热处理…H B”外协厂家可能采用其他热处理工艺，比如正回火达到所要求的硬度。而正回火所达到的同样硬度的材料其屈服强度和冲击功会非常低。实际工作中曾发生过地脚螺栓使用时发生早期断裂的事故就是由此导致的。 (2)调质的硬度和硬度范围 要按材料标准选择调质的硬度和硬度范围。这一方面有利于工厂配炉生产，另一方面过窄的硬度范围要求在实际生产中根本无法满足。

可锻铸铁与球墨铸铁

湘西民族职业技术学院备课用纸 课题：可锻铸铁与球墨铸铁讲授节数2节 授课班级11-5高模具1 11-5高数控1 11-5高数控2 11-5高数控3 11-5高数控4 授课日期星期日/ 月星期日/ 月星期日/ 月星期日/ 月星期日/ 月教学目的要求：掌握可锻铸铁化学成分；了解可锻铸铁的性能及用途；掌握可锻铸铁的牌号表示方法；了解球墨铸铁的性能；了解球墨铸铁常用热处理工艺种类；掌握球墨铸铁的牌号表示方法。学会正确识别可锻铸铁与球墨铸铁；能正确选用球墨铸铁常用热处理方法。 教学重点：1、可锻铸铁化学成分； 2、可锻铸铁的性能及用途； 3、球墨铸铁的性能。 教学难点：1、可锻铸铁的牌号表示方法； 2、球墨铸铁常用热处理； 3、球墨铸铁的牌号。 作业布置：配套习题册一、5.6.7.8. 二、6.7.8.9.10. 三、4.5.6。 教具：三角板一只。 教学过程转下页课后小结：本次课重点在于学习可锻铸铁及球墨铸铁的组织、性能及牌号，难点在于可锻铸铁及球墨铸铁的热处理工艺。通过学习本节内容，再联系前面第六章学习过的钢的热处理工艺加于比较，看看铸铁的热处理于钢的热处理工艺有何异同。注意一点可锻铸铁是不可以锻造的哦，而球墨铸铁的性能是所有几种铸铁中力学性能最好的。

可锻铸铁，由一定化学成分的铁液浇注成白口坯件，再经退火而成的铸铁，有较高的强度、塑性和冲击韧度，可以部分代替碳钢。可锻铸铁白口铸铁通过石墨化退火处理得到的一种高强韧铸铁。有较高的强度、塑性和冲击韧度，可以部分代替碳钢。它与灰口铸铁相比，可锻铸铁有较好的强度和塑性，特别是低温冲击性能较好，耐磨性和减振性优于普通碳素钢。这种铸铁因具有-定的塑性和韧性，所以俗称玛钢、马铁，又叫展性铸铁或韧性铸铁。 8.2.1 可锻铸铁化学成分 首先浇注成白口铸铁件,然后经可锻化退火(可锻化退火使渗碳体分解为团絮状石墨)而获得可锻铸铁件。可锻铸铁的化学成分是： wC=2.2%～2.8%，wSi=1.0%～1.8%，wMn=0.3%～0.8%，wS≤0.2%，wP≤0.1%。可锻铸铁的组织有二种类型： （1）铁素体(F)+团絮状石墨(G)； （2）珠光体(P)+团絮状石墨(G)。 8.2.2 可锻铸铁的性能及用途 1. 可锻铸铁的性能 白口铸铁的切削加工性能极差，但是经过高温回火后，有较高的强度和可塑性，可以切削加工。由于可锻铸铁中的石墨呈团絮状，对基体的割裂作用较小,因此它的力学性能比灰铸铁高，塑性和韧性好，但可锻铸铁并不能进行锻压加工。可锻铸铁的基体组织不同，其性能也不一样，其中黑心可锻铸铁具有较高的塑性和韧性，而珠光体可锻铸铁具有较高的强度，硬度和耐磨性。 2. 可锻铸铁的用途 黑心可锻铸铁的强度、硬度低，塑性、韧性好，用于载荷不大、承受较高冲击、振动的零件。 珠光体基体可锻铸铁因具有高的强度、硬度，用于载荷较高、耐磨损并有一定韧性要求的重要零件。 8.2.3 可锻铸铁的牌号表示方法 1. 牌号表示方法 可锻铸铁的牌号是由“KTH”（“可铁黑”三字汉语拼音字首）或“KTZ”

球墨铸铁的热处理

球墨铸铁的热处理 目前球墨铸铁所采用的热出库工艺有：消除内应力的低温退火；高温石墨化退火；低温石墨化退火；正火与回火；淬火与回火；等温淬火等。球墨铸铁的表面淬火正在扩大应用。对球墨铸铁的化学热处理也在研究应用。 1 球墨铸铁消除内应力的低温退火 球墨铸铁与灰口铸铁比较，容易产生较高的内应力，一般高1-2倍，与白口铸铁的内应力差不多。 消除内应力低温退火的工艺过程是：将铸铁加热到Ac1以下某一温度，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却使铸铁完全过渡到稳性温度范围，至200-250℃即出炉空冷。 球墨铸铁消除内应力的倾向性与金属基体有关，珠光体球墨铸铁比铁素体基体为小。例如当退火温度为600℃时，对于珠光体+铁素体和铁素体基体的球墨铸铁保温15小时后可完全消除内应力。而对于珠光体基体的球墨铸铁，要完全消除内应力保温时间长达63小时。但都比钢的消除倾向大。 在保温的前2-3小时内消除内应力的效果最为显著。退火温度愈高，则内应力消除的愈快，愈安全。 目前工厂一般按下述工艺进行：加热速度控制在60-120℃/小时的范围内。避免产生新的内应力。加热温度一般控制在550-650℃之间。对于珠光体基体的球墨铸铁，考虑到当加热温度超过600℃后，可能发生共析渗碳体的石墨化和粒化。所以加热温度适当降低为550-620℃为宜。保温时间为2-8小时。然后随炉缓冷（冷却速度为30-60℃/小时）至200-250℃出炉空冷。采用该工艺退火，可消除铸件中残余应力之90-95%。 2球墨铸铁的高温石墨化退火

球墨铸铁具有较大的向心倾向性。在生产过程中常常由于化学成分选择不当，球化剂加入量过多或孕育剂量不足而造成铸件中出项大量的奥氏体或自由渗碳体；有时由于球墨铸铁中磷量过高或磷的严重偏析倾向，甚至在含磷量为0.05%时就会出现磷共晶。当自由渗碳体和磷共晶总量超过3%时，就使铸件的机械性能变坏，加工困难。在这种情况下就必须采用高温石墨化的方法来予以消除。球墨铸铁高温石墨化退火的工艺是：将铸铁件加热至Ac3+(30-50℃)，保温一段时间进行第一阶段石墨化，然后根据对球墨铸铁基体要求的不同采用不同的冷却方式。加热温度一般为900-960℃。保温时间一般为1-4小时。 高温石墨化以后的冷却，则是根据对球墨铸铁基体的组织要求而定。如果要求获得高韧性的铁素体基体，则在高温保温待第一阶段石墨化完成后，随炉冷却到720-760℃保温进行第二阶段石墨化，以后再炉冷至600℃出炉空冷;也可以直接从高温缓慢冷却通过共析转变温度范围至600℃时出炉空冷，使奥氏体在缓慢冷却过程中直接分解为铁素体及石墨。这时球墨铸铁组织为铁素体+球状石墨。如果要求基体为珠光体，则高温保温后即出炉进行空冷。这时铸铁组织为索氏体型珠光体+少量片状铁素体〔＜10%〕+球状石墨。

常见零件的热处理方式

一、齿轮 1.渗碳及碳氮共渗齿轮的工艺流程 毛坯成型→预备热处理→切削加工→渗碳（碳、氮共渗）、淬火及回火→（喷丸）→精加工2.感应加热和火焰加热淬火齿轮用钢及制造工艺流程 配料→锻造→正火→粗加工→精加工→感应或火焰加热淬火→回火→珩磨或直接使用调质 3.高频预热和随后的高频淬火工艺流程 锻坯→正火→粗车→高频预热→精车（内孔、端面、外圆）滚齿、剃齿→高频淬火→回火→珩齿 二、滚动轴承 1.套圈工艺流程 棒料→锻制→正火→球化退火 棒料→钢管退火磨→补加回火→精磨→成品 2.滚动体工艺流程 （1）冷冲及半热冲钢球 钢丝或条钢退火→冷冲或半热冲→低温退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品 （2）热冲及模锻钢球 棒料→热冲或模锻→球化退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品 （3）滚子滚针 钢丝或条钢（退火）→冷冲、冷轧或车削→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→附加回火→精磨→成品 三、弹簧 1.板簧的工艺流程

切割→弯制主片卷耳→加热→弯曲→余热淬火→回火→喷丸→检查→装配→试验验收 2.热卷螺旋弹簧工艺流程 下料→锻尖→加热→卷簧及校正→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收 3.冷卷螺旋弹簧工艺流程 下料→锻尖→加热→卷簧及校正→去应力回火→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收 四、汽车、拖拉机零件的热处理 1.铸铁活塞环的工艺流程 （1）单体铸造→机加工→消除应力退火→半精加工→表面处理→精加工→成品 （2）简体铸造→机加工→热定型→内外圆加工→表面处理→精加工→成品 2.活塞销的工艺流程 棒料→粗车外圆→渗碳→钻内孔→淬火、回火→精加工→成品 棒料→退火→冷挤压→渗碳→淬火、回火→精加工→成品 热轧管→粗车外圆→渗碳→淬火、回火→精加工→成品 冷拔管→下料→渗碳→淬火、回火→精加工→成品 3.连杆的工艺流程 锻造→调质→酸洗→硬度和表面检验→探伤→校正→精压→机加工→成品 4.渗碳钢气门挺杆的工艺流程 棒料→热镦→机加工成型→渗碳→淬火、回火→精加工→磷化→成品 5.合金铸铁气门挺杆的工艺流程 合金铸铁整体铸造（间接端部冷激）→机械加工→淬火、回火→精加工→表面处理→成品合金铸铁整体铸造（端部冷激）→机械加工→消除应力退火→精加工→表面处理→成品钢制杆体→堆焊端部（冷激）→回火→精加工→成品 钢制杆体→对焊→热处理→精加工→表面处理→成品 6.马氏体型耐热钢排气阀的工艺流程 马氏体耐热钢棒料→锻造成型→调质→校直→机加工→尾部淬火→抛光→成品 7.半马氏体半奥氏体型耐热钢（Gr13Ni7Si2）排气阀的工艺流程

常用热处理方法

一、退火 将钢件加热到临界温度以上（不同钢号它的临界温度也不同，一般是 710-750℃，个别合金钢到800或900℃），在此温度停留一段时间，然后缓慢冷却的过程叫做退火 退火的目的是： 1、降低硬度，便于切削加工； 2、细化晶粒，均匀组织，以改善钢件毛坯的机械性能，或者为下一步淬火 做好准备； 3、消除内应力 二、正火 将钢件加热到临界温度以上，在此温度停留一段时间，然后放在空气中冷却的过程称为正火。 正火的冷却速度比退火快，加热和保温时间与退火一样。 正火的目的是使低碳和中碳钢件及渗碳机件的组织细化，增加强度与韧性，减少内应力，改善切削性能。 正火实质上是退火的一种特殊形式具有与退火相似的目的所不同的是冷却 速度比退火快，可以缩短生产周期，比较经济。 三、淬火 将钢件加热到临界点以上，保温一段时间，然后在水、盐水或油中（个别材料在空气中）急速冷却的过程叫做淬火。 淬火的目的是提高钢件的硬度和强度。对于工具刚来说，淬火的主要目的是提高它的硬度，以保证刀具的切削性能和冲模工具及量具的耐磨性。对于中碳钢制造的机件来说，淬火是为以后的回火做好结构和性能上的准备，因为高强度和高韧性并不能在淬火后同时得到，而是在回火处理后才得到的。 有很多零件如齿轮、曲轴等，他们在工作时一方面要受磨，另一方面又要受到冲击作用，因此要求零件表面有很高的硬度，而中心有较好的韧性。这时可以利用表面淬火的方法来达到上述要求。 表面淬火是应用将工件的表面迅速加热到淬火温度（这时金属内部的温度仍比较低），随后立即用水喷到工件表面上，进行急速冷却。这样就能获得表面硬、中心韧的要求。 表面加热时，可用氧炔焰、高频电流或中频电流加热。 四、回火 将淬硬的钢件加热到临界点以下的温度，保温一段时间，然后在空气中或油中冷却下来的过程叫做回火。 回火的目的是消除淬火后的脆性和内应力，调整组织，提高钢件的塑性和冲击韧性。对于工具来说，是为了尽可能减少脆性保留硬度。对于零件来说是为了提高韧性，但不可避免的会使硬度降低。 五、调质 淬火后高温回火，叫做调质。 调质的目的是使钢件获得很高的韧性和足够的强度，使其具有良好的综合机械性能。很多重要零件如主轴、丝杠、齿轮等都是经过调质处理的。 调质一般是在零件机械加工后进行的，也可把锻坯或经过粗加工的光坯调质后再进行机械加工。 六、时效

可锻铸铁与球墨铸铁

湘西民族职业技术学院备课用纸

可锻铸铁，由一定化学成分的铁液浇注成白口坯件，再经退火而成的铸铁，有较高的强度、塑性和冲击韧度，可以部分代替碳钢。可锻铸铁白口铸铁通过石墨化退火处理得到的一种高强韧铸铁。有较高的强度、塑性和冲击韧度，可以部分代替碳钢。它与灰口铸铁相比，可锻铸铁有较好的强度和塑性，特别是低温冲击性能较好，耐磨性和减振性优于普通碳素钢。这种铸铁因具有-定的塑性和韧性，所以俗称玛钢、马铁，又叫展性铸铁或韧性铸铁。 8.2.1 可锻铸铁化学成分 首先浇注成白口铸铁件,然后经可锻化退火(可锻化退火使渗碳体分解为团絮状石墨)而获得可锻铸铁件。可锻铸铁的化学成分是： wC=2.2%～2.8%，wSi=1.0%～1.8%，wMn=0.3%～0.8%，wS≤0.2%，wP≤0.1%。可锻铸铁的组织有二种类型： （1）铁素体(F)+团絮状石墨(G)； （2）珠光体(P)+团絮状石墨(G)。 8.2.2 可锻铸铁的性能及用途 1. 可锻铸铁的性能 白口铸铁的切削加工性能极差，但是经过高温回火后，有较高的强度和可塑性，可以切削加工。由于可锻铸铁中的石墨呈团絮状，对基体的割裂作用较小,因此它的力学性能比灰铸铁高，塑性和韧性好，但可锻铸铁并不能进行锻压加工。可锻铸铁的基体组织不同，其性能也不一样，其中黑心可锻铸铁具有较高的塑性和韧性，而珠光体可锻铸铁具有较高的强度，硬度和耐磨性。 2. 可锻铸铁的用途 黑心可锻铸铁的强度、硬度低，塑性、韧性好，用于载荷不大、承受较高冲击、振动的零件。 珠光体基体可锻铸铁因具有高的强度、硬度，用于载荷较高、耐磨损并有一定韧性要求的重要零件。 8.2.3 可锻铸铁的牌号表示方法 1. 牌号表示方法 可锻铸铁的牌号是由“KTH”（“可铁黑”三字汉语拼音字首）或“KTZ”

【CN109852773A】一种有效提高球墨铸铁硬度的热处理方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910217234.4 (22)申请日 2019.03.21 (71)申请人 长春工业大学 地址 130000 吉林省长春市延安大路17号 (72)发明人 王柏树　陈华　贾素秋　韩英　 (74)专利代理机构 吉林省长春市新时代专利商 标代理有限公司 22204 代理人 石岱 (51)Int.Cl. C21D 5/00(2006.01) (54)发明名称一种有效提高球墨铸铁硬度的热处理方法(57)摘要本发明属于热处理技术或者球墨铸铁结构材料加工技术领域，采用低的双临界温度进行奥氏体化并淬火加低温回火。具体说是：第一个临界温度是共析转变点A 1，在其下临近温度保温，球墨铸铁基体由共析向亚共析成分过渡；第二个临界温度是亚共析钢的奥氏体化温度A 3点，在其下或临近温度保温，基体以亚共析钢不充分的奥氏体化为主要特征，淬火后，从球状石墨边缘到树枝晶间界面，得到树枝晶为单元的梯度化控制的组织，是少量未转变的铁素体增韧的亚温淬火组织，包括共析钢和近共析钢的细小马氏体和没有完全溶解的碳化物；低温回火降低淬火应力，使基体增韧。还有工艺成品率高、耐磨性优，降低能耗、环境友好、 简便易行等优点。权利要求书1页 说明书6页 附图4页CN 109852773 A 2019.06.07 C N 109852773 A

权　利　要　求　书1/1页CN 109852773 A 1.一种有效提高球墨铸铁硬度的热处理方法，其特征在于：该热处理方法是对等温淬火球墨铸铁或者针对高淬透性球墨铸铁进行双临界热处理，具体步骤如下：1）、原料选择，选择等温淬火球墨铸铁或含Ni、Mn、Mo的高淬透性和高的等温淬火淬透性球墨铸铁作为热处理原料； 2）、所述的双临界热处理又分为双临界淬回火法或双临界等温淬火法： a、当采用双临界淬回火法时其步骤如下： ①、第一段临界处理，对照球墨铸铁基体的化学成分，比较相应成分的共析钢的A1点，将步骤1中的原料在临界温度以下或附近进行低临界温度保温石墨化退火，这时在球状石墨周围的基体发生石墨化，即珠光体中的渗碳体分解和碳脱溶，扩散到临近石墨，降低基体碳含量，使亚共析化或铁素体化，与球状石墨界面处基体的碳浓度为梯度最低点；工艺温度为670～750℃，保温30～120分钟； ②、第二段临界处理，经过所述低临界温度石墨化退火后，材料基体的碳浓度发生变化，对照该基体的新的化学成分，比较相应成分的亚共析钢的A3点，在临界温度附近进行奥氏体化高临界温度淬火加热，为基体淬火做组织准备，保温进行不充分的奥氏体化，有少量未转变铁素体和未分解或溶解的渗碳体；选择A3以下临近的温度，处于G+α+γ三相共存区，工艺温度为760～820℃，保温20～60分钟； ③、冷水淬火处理，步骤②中不充分的奥氏体化保温后淬火，从球状石墨边缘到树枝晶间的界面，使基体获得马氏体为主体的多相结构，梯度化控制树枝晶内的组织分布；淬火介质选用冷水； ④、低温回火，步骤②、③后，及时进行低温回火，降低马氏体转变所带来的淬火组织应力，继续增韧前三段①、②、③工序处理后的球墨铸铁；选用热风循环式低温回火炉或者流态床式炉，进行低温回火，工艺温度为150～250℃，保温60～150分钟，出炉空冷; b、当采用双临界等温淬火法时其步骤如下： ①、第一段临界处理，对照球墨铸铁基体的化学成分，比较相应成分的共析钢的A1点，将步骤1中的原料在临界温度以下或附近进行低临界温度保温石墨化退火，这时在球状石墨周围的基体发生石墨化，即珠光体中的渗碳体分解和碳脱溶，扩散到临近石墨，降低基体碳含量，使亚共析化或铁素体化，与球状石墨界面处基体的碳浓度为梯度最低点；工艺温度为670～750℃，保温30～150分钟； ②、第二段临界处理，经过所述低临界温度石墨化退火后，材料基体的碳浓度发生变化，对照该基体的新的化学成分，比较相应成分的亚共析钢的A3点，在临界温度附近进行奥氏体化高临界温度淬火加热，为基体淬火做组织准备，保温进行不充分的奥氏体化，有未分解或溶解的渗碳体；推荐选择A3以上临近温度，工艺温度为780～870℃，短时保温15～60分钟，； ③、盐浴等温淬火处理，步骤②中奥氏体化保温后等温淬火，从球状石墨边缘到树枝晶间的界面，使基体获得含有马氏体的多相结构，梯度化控制树枝晶内的组织分布；盐浴温度特征：控制在200～270℃这一较低的等温淬火温度范围。 2

常用热处理方法.

常用热处理方法 一、热处理是通过加热、保温、冷却三个环节来实现的。加热、保温、冷却是热处理的三要素。 二、热处理的基本工艺 1、钢的退火 将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。 2、钢的正火 正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能消除过共析钢的网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能，对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。 3、钢的淬火 淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有：水、油、碱水和盐类溶液等。 4、钢的回火 将已经淬火的钢重新加热到一定温度，再用一定方法冷却称为回火。其目

的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。回火多与淬火、正火配合使用。 ⑴调质处理：淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500-650℃之间进行回火。调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。 ⑵时效处理：为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，常在低温回火后（低温回火温度150-250℃）精加工前，把工件重新加热到100-150℃，保持5-20小时，这种为稳定精密制件质量的处理，称为时效。对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理，以消除残余应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。

球墨铸铁的淬火退火回火正火热处理分析

球墨铸铁的淬火退火回火正火热处理分析 球墨铸铁的淬火退火回火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.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。 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

球墨铸铁的热处理分析

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热处理工艺 内容摘要

正火时的Ac3(也称Acm）温度是 铁碳合金的AC3线,一般是从727到912摄氏度之间 正火温度一般在AC3线上30-50摄氏度,即对应为757到962摄氏度. 热处理工艺 正火，又称常化， 是将工件加热至Ac3或Accm以上30~50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。 正火的主要应用范围有：①用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理。 ②用于中碳钢，可代替调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理。 ③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需的良好组织。④用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能。⑤用于大型锻件，可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向。⑥用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。⑦过共析钢球化退火前进行一次正火，可消除网状二次渗碳体，以保证球化退火时渗碳体全部球粒化。 退火annealing 将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性能。退火工艺随目的之不同而有多种，如重结晶退火、等温退火、均匀化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶退火，以及稳定化退火、磁场退火等等。 退火的一个最主要工艺参数是最高加热温度（退火温度），大多数合金的退火加热温度的选择是以该合金系的相图为基础的,如碳素钢以铁碳平衡图为基础（图1）。各种钢(包括碳素钢及合金钢)的退火温度，视具体退火目的的不同而在各该钢种的Ac3以上、Ac1以上或以下的某一温度。各种非铁合金的退火温度则在各该合金的固相线温度以下、固溶度线温度以上或以下的某一温度。 重结晶退火应用于平衡加热和冷却时有固态相变(重结晶)发生的合金。其退火温度为各该合金的相变温度区间以上或以内的某一温度。加热和冷却都是缓慢的。合金于加热和冷却过程中各发生一次相变重结晶，故称为重结晶退火，常被简称为退火。 这种退火方法，相当普遍地应用于钢。钢的重结晶退火工艺是:缓慢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（共析钢或过共析钢）以上30～50℃，保持适当时间，然后缓慢冷却下来。通过加热过程中发生的珠光体（或者

球墨铸铁

球墨铸铁 球墨铸铁是指铁液经球化处理后，使石墨大部或全部呈球状形态的铸铁。 与灰铸铁比较，球墨铸铁的力学性能有显著提高。因为它的石石墨呈球状，对基体的切割作用最小，可有效地利用基体强度的70％～80％灰铸铁—般只能利用基体强度的30％。球墨铸铁还可以通过合金化和热处理，进一步提高强韧性、耐磨性、耐热性和耐蚀性等各项性能。球墨铸铁自1947年问世以来，就获得铸造工作者的青睐，很快地投入了工业性生产。而且，各个时期都有代表性的产品或技术。20世纪50年代的代表产品是发动机的球墨铸铁曲轴，20世纪60年代是球墨铸铁铸管和铸态球墨铸铁，20世纪70年代是奥氏体-贝氏体球墨铸铁，20世纪80年代以来是厚大断面球墨铸铁和薄小断面轻量化、近终型球墨铸铁。 如今，球墨铸铁已在汽车、铸管、机床、矿山和核工业等领域获得广泛的应用。据统计，2000年世界的球墨铸铁产量已超过1500万吨o 球墨铸铁的牌号是按力学性能指标划分的，国标GB/T 1348－1988《球墨铸铁件》中单铸试块球墨铸铁牌号，见表1。 球墨铸铁中常见的石墨形态有球状、团状、开花、蠕虫、枝晶等几类。其中，最具代表性的形态是球状。在光学显微镜下观察球状石墨，低倍时，外形近似圆形；高倍时，为多边形，呈辐射状，结构清晰。经深腐蚀的试样在SEM中观察，球墨表面不光滑，起伏不平，形成一个个泡状物。经热氧腐蚀或离子轰击后的试样在SEM中观察，球墨呈年轮状纹理，且被辐射状条纹划分成多个扇形区域；经应力腐蚀即向试样加载应力后观察，呈现年轮状撕裂和辐射状开裂。球墨是垂直0001面向各个方向生长的，从而形成很多个从核心向外辐射的角锥体二维为扇形区域，0001面即呈年轮状排列。在SEM中看到的年轮状及辐射状条纹或裂纹，就是球墨晶体学特征的反映。