[其他]可锻铸铁热处理新工艺

说明书

本发明涉及一种改进的可锻铸铁热处理工艺，特别是具有低温、中温连续分段保温加热的可锻铸铁热处理新工艺。

现有的可锻铸铁工件热处理是将工件从常温缓慢连续加热至高温920到980摄氏度，经长时间保温后再进行冷却和高温回火。此种工艺由于将工件从常温直接加热至高温，因此工件内石墨核心数相对较少;此外，工件在石墨化高温时间过长，石墨粗大，奥氏体晶粒粗大，从而降低了铸件的机械性能，特别是对延伸率和冲击韧性带来不良影响。另外，生产周期长，能源消耗大，热处理炉使用寿命低。

本发明的任务是寻找一种新的可锻铸铁热处理工艺，能有效的增加可锻铸铁石墨化过程中的石墨核心数，细化晶粒，提高铸件综合机械性能和使用寿命，缩短热处理过程时间，提高热处理炉使用寿命，节约能源，提高经济效益。

本发明的任务是用如下方式完成的：为了缩短可锻铸铁石墨化退火时间，增加石墨化过程中石墨核心数目，细化晶粒，增加相界面，改善石墨分布形态，强化基体，提高铸件综合机械性能，在工件以常温连续加热至高温920℃到980℃前，将目前采用的直接连续加热，改变为低、中温连续分段保温加热过程。（见图一、图二）。在工件以常温加热到430℃至445℃温度时，在此低温区保温一段时间，此时工件石墨核心大量增加，石墨核心数多达每平方毫米600个以上，然后继续加热升到中温740℃至755℃，此时，在继续增加石墨核心的同时，石墨开始出现合并长大的趋势。然后升温到920℃至980℃高温区，完成第一阶段石墨化后，对铁素体可锻铸铁则降温到750℃至700℃，保温完成第二阶段石墨化后，再降温至650℃空冷;对珠光体可锻铸铁在完成第一阶段石墨化后，降温到860℃至900℃空冷，再经620℃至700℃高温回火后空冷，即完成可锻铸铁热处理全过程。

经采用可锻铸铁热处理新工艺，铸件最终的机械性能，对铁素体可锻铸铁的抗拉强度不低于每平方米421.4牛顿。延伸率不低于15%;对珠光体可锻铸铁的抗拉强度不低于每平方米715.4牛顿，延伸率不低于5%。其性能指标超过了国家有关标准的规定，石墨化过程总时间缩短约40%至60%，特别是缩短了高温阶段石墨化时间。特别指出，对珠光体可锻铸铁经860℃至900℃正火，不经高温回火就可以达到抗拉强度不低于每平方米774.2牛顿，延伸率不低于2.1%。

工件在低温区保温处理阶段，经石墨化处理，可使铸件中的氢气释出，造成组织内部有一定的应力，有利于共晶碳化物骨架的松动和分解，同时渗碳体分解过程中析出铁素体，有利于增加相界面积，亦有助于加速石墨化进程，经低温处理大量增加铸件内部的石墨核心。这种大量弥散分布的石墨核心，对加速铸件的石墨化进程有显著作用。

在中温区保温处理阶段，铸件显微组织中碳化物骨架全部打乱，碳化物分解速度加快，碳原子有较高的激活能，加快了扩散速度。此时，在增加石墨核心数的同时，由于石墨对附近的碳原子吸收能力很强，因而沿石墨基面方向长大速度很快，已可明显看出石墨合并的团球化趋势。但中温阶段碳化物分解是有限度的，要碳化物继续分解，必须提高加热温度至920℃以上，并保温以完成可锻铸铁的第一阶段石墨化。

图一    铁素体可锻铸铁热处理新工艺曲线

图二    珠光体可锻铸铁热处理新工艺曲线

图三    铸件热处理前断口组织（1.5倍）

图四    铸件热处理前显微组织-珠光体+碳化物（莱氏体）    （400倍）

图五    铸件升温至低温阶段的显微组织-含大量石墨核心    （100倍）

图六    铸件升温至低温阶段后再升温至中温阶段保温后石墨形态    （100倍）

图七    铁素体可锻铸铁最终热处理后石墨特征    （100倍）

图八    铁素体可锻铸铁最终热处理后显微组织    （200倍）

图九    铁素体可锻铸铁最终热处理后电子扫描微观特征    （1500倍）

图十    铁素体可锻铸铁最终热处理后试样抗弯试验后形态    （1/2倍）

图十一    珠光体可锻铸铁最终热处理后石墨特征    （100倍）

图十二    珠光体可锻铸铁最终热处理后显微组织-珠光体+圆状石墨    （400倍）

实施例一：珠光体可锻铸铁

铸件的化学成份是C：2.59%、S1：1.71%、Mn：0.53%、P：0.13%、S：0.075。热处理前硬度值HB：375，断口组织全白口（图三），显微组织是珠光体+碳化物（莱氏体）（图四）。