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球墨铸件的常规热处理及补缩方法

日期：2025-11-04 10:42点击：次
一、球墨铸铁件的常规热处理 1.退火处理 若要提高球墨铸铁件的韧性可采用退火处理。球墨铸铁件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

<一>、球墨铸铁件的常规热处理

1.退火处理
若要提高球墨铸铁件的韧性可采用退火处理。球墨铸铁件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，从而提高球墨铸铁件的韧性。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。
2.正火处理
若要提高球墨铸铁件强度可采用正火处理。球墨铸铁件正火的目的是将基体组织转换为细珠光体组织。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细珠光体，从而提高球墨铸铁件的强度。
3.淬火加低温回火处理
若要提高球墨铸铁件的硬度可采用淬火并低温回火的方法。当球墨铸铁件用作轴承等零件时往往需要比较高的硬度，此时可将球墨铸铁件淬火并低温回火处理。具体工艺是:将球墨铸铁件加热到860~900℃的温度，保温让原基体组织全部奥氏体化后再在油或熔盐中冷却实现淬火，后经250350℃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。处理后的球墨铸铁件具有较高的硬度和一定韧性，同时还保留了石墨的润滑性能。
4.调质处理
若要提高球墨铸铁件综合力学性能可采用调质处理。当球墨铸铁件用作为轴类件，如柴油机的曲轴、连杆，要求强度高同时韧性较好的综合力学性能，此时可对球墨铸铁件进行调质处理。具体工艺是:将球墨铸铁件加热到860~900℃的温度保温让基体组织奥氏体化，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(一般尚有少量碎块状的铁素体)，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。
5.等温淬火处理
若要获得较高强度的球墨铸铁件可采用等温淬火处理。球墨铸铁件等温淬火处理目的在于让球墨铸铁件的基体组织转换为强韧的下贝氏体组织，强度可超过1100MPa。处理工艺是:
将球墨铸铁件加热到830~870℃温度保温使基体奥氏体化后，投入280~350℃的熔盐中保温，让奥氏体部分转变为下贝氏体，原球状石墨不变，从而获得比较高强度的球墨铸铁件。
<二>、减速机壳铸件的补缩方法
铁型覆砂铸造工艺的两大特点是：①铸型刚性好；②调节铸型内各个部位的覆砂层厚度，可以在一定程度上改变各部位的冷却速度。所以，在工艺设计时要充分利用其优点。对于减速机壳铸件来说，铸型刚性好，能够很加地发挥其石墨化膨胀的自补缩特性。一般认为，在不发生石墨漂浮、没有初生石墨析出的前提下，w（C）和w（Si）量越高，孕育作用越强，越有利于石墨化，而且石墨化膨胀量越大，自补缩作用就越好。
但是，正如前面所述，不管铸型刚性有多好，减速机壳铸件总是需要补缩的。在铁型覆砂工艺中，防止减速机壳铸件缩孔缩松的方法有以下几种，并结合实例给以说明。
1无冒口法
无冒口法是通过浇注系统进行液态补缩，较大限度地利用石墨化膨胀完成自补缩。铁型覆砂工艺较先成功应用于曲轴的生产，曲轴的无冒口铸造也是较为典型的，其工艺特点就是采用了厚大的浇注系统来给减速机壳铸件提供液态补缩。无冒口法适用于减速机壳铸件模数＞2.5cm的减速机壳铸件，要求铁液的冶金质量高，采用小的扁薄内浇道，多点分散引入铁液，在不出现减速机壳铸件冷隔的情况下，浇注温度要低。
在凝固前期，曲轴扇板上的内浇道就已经封闭，主轴颈和连杆颈中心形成了整体粗大的液相区，后期完全依靠石墨化膨胀来实现自补缩。
2顺序凝固法
顺序凝固是指减速机壳铸件按照由表及里、由薄向厚的方向进行凝固，冒口设置在减速机壳铸件凝固的部位，冒口颈比减速机壳铸件晚凝固，冒口凝固。
在减速机壳铸件凝固70%时，减速机壳铸件中心还未凝固，而且呈现从冒口的较远端向冒口方向凝固的趋势；在凝固90%时，减速机壳铸件内只有冒口附近还有液态金属，而冒口内还有大量液态金属，整个凝固过程为顺序凝固。
3直接实用冒口法
直接实用冒口法是利用冒口来补缩减速机壳铸件的液态收缩。当液态收缩终止或体积膨胀开始时，让冒口颈或者内浇道及时凝固，从而在铸型内共晶膨胀使金属液处于正压力之下，预防减速机壳铸件内部出现真空度。直接实用冒口适用于减速机壳铸件模数<2.5cm的减速机壳铸件，减速机壳铸件工艺出品率高，冒口便于去除。
轴承盖单件重3.6kg，轮廓尺寸为118mm×110mm×60mm，材质为QT500—7，采用铁型覆砂铸造工艺时一型布置14件，使用直接实用冒口对减速机壳铸件进行液态补缩。此时冒口颈已经凝固，减速机壳铸件和冒口中的液态金属已经断开。该工艺出品率达到76.5%，比粘土砂铸造的工艺出品率（51.5%）提高了25%。
4均衡凝固法
均衡凝固理论认为，在铸铁中浇冒口的作用只是用来补充减速机壳铸件冷却、凝固时产生的胀缩的差值，冒口不必晚于减速机壳铸件凝固，其核心是：冒口既要离开热节又要靠近热节，以减少冒口对减速机壳铸件的热干扰和利于补缩转子材质为QT500—7，减速机壳铸件长628mm，宽195mm，中间圆柱直径65mm，中间圆柱与两侧平板相交，形成热节。采用均衡凝固法，将冒口设置在热节旁边的圆台侧面，扁平的内浇道向着圆柱的内径方向，避免铁液直接对着热节充型。中间圆柱的热节处即将形成孤立的液相区，该液相区在后期的凝固过程中由石墨化膨胀抵消了其体积收缩。
5冷冒口法
对于无法达到自补缩条件的孤立热节，可以采用冷冒口法，但要求冷冒口热节大于孤立热节，冷冒口凝固比热节处要晚，否则效果适得其反。
某电梯基座材质为QT500—7，重95kg。减速机壳铸件已经完全凝固，只有冷冒口中还有小部分金属液未凝固，三个冷冒口所连接的即为减速机壳铸件的三个大的热节部位。
6激冷法
激冷法主要用于防止减速机壳铸件孤立热节处的缩孔缩松，加大孤立热节处的凝固速度，其措施包括使用薄覆砂层、覆砂铁芯、冷铁等。
减速机壳铸件重48kg，壁薄处厚度为12mm，壁厚处厚度为40mm，热节在减速机壳铸件外侧的8个壁厚处，如果采用冷冒口法，需要在每个热节处都设置冷冒口，会使工艺出品率大为降低，而且增加减速机壳铸件清理工作量。实际实施方案采用了激冷法，通过设置薄覆砂层来对减速机壳铸件热节处进行激冷。减速机壳铸件壁厚处覆砂层厚度为3mm，在减速机壳铸件壁薄处覆砂层厚度为9mm。
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