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球墨鑄件的常規熱處理及補縮方法
日期:2025-11-04 10:42點擊:次
一、球墨鑄鐵件的常規熱處理 1.退火處理 若要提高球墨鑄鐵件的韌性可采用退火處理。球墨鑄鐵件在鑄造過程中比普通灰口鑄鐵的白口傾向大,內應力也較大,球墨鑄鐵件很難得到純粹
<一>、球墨鑄鐵件的常規熱處理
1.退火處理
若要提高球墨鑄鐵件的韌性可采用退火處理。球墨鑄鐵件在鑄造過程中比普通灰口鑄鐵的白口傾向大,內應力也較大,球墨鑄鐵件很難得到純粹的鐵素體或珠光體基體。為提高球墨鑄件的延性或韌性,可將球墨鑄鐵件重新加熱到900~950℃并保溫足夠時間進行高溫退火,再爐冷到600℃出爐變冷。在此過程中基體中的滲碳體會分 解出石墨,奧氏體中會析出石墨,這些石墨集聚于原球狀石墨周圍,基體則全轉換為鐵素體,從而提高球墨鑄鐵件的韌性。若鑄態組織由(鐵素體+珠光體)為基體+球狀石墨組成,那么只需將球墨鑄鐵件重新加熱到700~760℃的共析溫度上下經保溫后爐冷至600℃出爐變冷,就能將珠光體中滲碳體分 解轉換為鐵素體及球狀石墨來提高其韌性。
2.正火處理
若要提高球墨鑄鐵件強度可采用正火處理。球墨鑄鐵件正火的目的是將基體組織轉換為細珠光體組織。工藝過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換為奧氏體,并有部分球狀石墨溶解于奧氏體,經保溫后空冷奧氏體轉變為細珠光體,從而提高球墨鑄鐵件的強度。
3.淬火加低溫回火處理
若要提高球墨鑄鐵件的硬度可采用淬火并低溫回火的方法。當球墨鑄鐵件用作軸承等零件時往往需要比較高的硬度,此時可將球墨鑄鐵件淬火并低溫回火處理。具體工藝是:將球墨鑄鐵件加熱到860~900℃的溫度,保溫讓原基體組織全部奧氏體化后再在油或熔鹽中冷卻實現淬火,后經250350℃加熱保溫回火,原基體轉換為回火馬氏體及殘留奧氏體組織,原球狀石墨形態不變。處理后的球墨鑄鐵件具有較高的硬度和一定韌性,同時還保留了石墨的潤滑性能。
4.調質處理
若要提高球墨鑄鐵件綜合力學性能可采用調質處理。當球墨鑄鐵件用作為軸類件,如柴油機的曲軸、連桿,要求強度高同時韌性較好的綜合力學性能,此時可對球墨鑄鐵件進行調質處理。具體工藝是:將球墨鑄鐵件加熱到860~900℃的溫度保溫讓基體組織奧氏體化,再在油或熔鹽中冷卻實現淬火,后經500~600℃的高溫回火,獲得回火索氏體組織(一般尚有少量碎塊狀的鐵素體),原球狀石墨形態不變。處理后強度、韌性匹配良好,適應于軸類件的工作條件。
5.等溫淬火處理
若要獲得較高強度的球墨鑄鐵件可采用等溫淬火處理。球墨鑄鐵件等溫淬火處理目的在于讓球墨鑄鐵件的基體組織轉換為強韌的下貝氏體組織,強度可超過1100MPa。處理工藝是:
將球墨鑄鐵件加熱到830~870℃溫度保溫使基體奧氏體化后,投入280~350℃的熔鹽中保溫,讓奧氏體部分轉變為下貝氏體,原球狀石墨不變,從而獲得比較高強度的球墨鑄鐵件。
<二>、減速機殼鑄件的補縮方法
鐵型覆砂鑄造工藝的兩大特點是:①鑄型剛性好;②調節鑄型內各個部位的覆砂層厚度,可以在一定程度上改變各部位的冷卻速度。所以,在工藝設計時要充分利用其優點。對于減速機殼鑄件來說,鑄型剛性好,能夠很加地發揮其石墨化膨脹的自補縮特性。一般認為,在不發生石墨漂浮、沒有初生石墨析出的前提下,w(C)和w(Si)量越高,孕育作用越強,越有利于石墨化,而且石墨化膨脹量越大,自補縮作用就越好。
但是,正如前面所述,不管鑄型剛性有多好,減速機殼鑄件總是需要補縮的。在鐵型覆砂工藝中,防止減速機殼鑄件縮孔縮松的方法有以下幾種,并結合實例給以說明。
1無冒口法
無冒口法是通過澆注系統進行液態補縮,較大限度地利用石墨化膨脹完成自補縮。鐵型覆砂工藝較先成功應用于曲軸的生產,曲軸的無冒口鑄造也是較為典型的,其工藝特點就是采用了厚大的澆注系統來給減速機殼鑄件提供液態補縮。無冒口法適用于減速機殼鑄件模數>2.5cm的減速機殼鑄件,要求鐵液的冶金質量高,采用小的扁薄內澆道,多點分散引入鐵液,在不出現減速機殼鑄件冷隔的情況下,澆注溫度要低。
在凝固前期,曲軸扇板上的內澆道就已經封閉,主軸頸和連桿頸中心形成了整體粗大的液相區,后期完全依靠石墨化膨脹來實現自補縮。
2順序凝固法
順序凝固是指減速機殼鑄件按照由表及里、由薄向厚的方向進行凝固,冒口設置在減速機殼鑄件凝固的部位,冒口頸比減速機殼鑄件晚凝固,冒口凝固。
在減速機殼鑄件凝固70%時,減速機殼鑄件中心還未凝固,而且呈現從冒口的較遠端向冒口方向凝固的趨勢;在凝固90%時,減速機殼鑄件內只有冒口附近還有液態金屬,而冒口內還有大量液態金屬,整個凝固過程為順序凝固。
3直接實用冒口法
直接實用冒口法是利用冒口來補縮減速機殼鑄件的液態收縮。當液態收縮終止或體積膨脹開始時,讓冒口頸或者內澆道及時凝固,從而在鑄型內共晶膨脹使金屬液處于正壓力之下,預防減速機殼鑄件內部出現真空度。直接實用冒口適用于減速機殼鑄件模數<2.5cm的減速機殼鑄件,減速機殼鑄件工藝出品率高,冒口便于去除。
軸承蓋單件重3.6kg,輪廓尺寸為118mm×110mm×60mm,材質為QT500—7,采用鐵型覆砂鑄造工藝時一型布置14件,使用直接實用冒口對減速機殼鑄件進行液態補縮。此時冒口頸已經凝固,減速機殼鑄件和冒口中的液態金屬已經斷開。該工藝出品率達到76.5%,比粘土砂鑄造的工藝出品率(51.5%)提高了25%。
4均衡凝固法
均衡凝固理論認為,在鑄鐵中澆冒口的作用只是用來補充減速機殼鑄件冷卻、凝固時產生的脹縮的差值,冒口不必晚于減速機殼鑄件凝固,其核心是:冒口既要離開熱節又要靠近熱節,以減少冒口對減速機殼鑄件的熱干擾和利于補縮轉子材質為QT500—7,減速機殼鑄件長628mm,寬195mm,中間圓柱直徑65mm,中間圓柱與兩側平板相交,形成熱節。采用均衡凝固法,將冒口設置在熱節旁邊的圓臺側面,扁平的內澆道向著圓柱的內徑方向,避免鐵液直接對著熱節充型。中間圓柱的熱節處即將形成孤立的液相區,該液相區在后期的凝固過程中由石墨化膨脹抵消了其體積收縮。
5冷冒口法
對于無法達到自補縮條件的孤立熱節,可以采用冷冒口法,但要求冷冒口熱節大于孤立熱節,冷冒口凝固比熱節處要晚,否則效果適得其反。
某電梯基座材質為QT500—7,重95kg。減速機殼鑄件已經完全凝固,只有冷冒口中還有小部分金屬液未凝固,三個冷冒口所連接的即為減速機殼鑄件的三個大的熱節部位。
6激冷法
激冷法主要用于防止減速機殼鑄件孤立熱節處的縮孔縮松,加大孤立熱節處的凝固速度,其措施包括使用薄覆砂層、覆砂鐵芯、冷鐵等。
減速機殼鑄件重48kg,壁薄處厚度為12mm,壁厚處厚度為40mm,熱節在減速機殼鑄件外側的8個壁厚處,如果采用冷冒口法,需要在每個熱節處都設置冷冒口,會使工藝出品率大為降低,而且增加減速機殼鑄件清理工作量。實際實施方案采用了激冷法,通過設置薄覆砂層來對減速機殼鑄件熱節處進行激冷。減速機殼鑄件壁厚處覆砂層厚度為3mm,在減速機殼鑄件壁薄處覆砂層厚度為9mm。
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