组织热处理的理论及工艺论文

在实际热处理中，较多的是采用连续冷却热处理。为了对在连续冷却条件下过冷奥氏体的转变进行定性分析，可以将铸铁的冷却曲线绘制到C曲线上。如图4所示，当冷却速度为V1时，冷却曲线与C曲线有b1和a1两个交点，分别表示珠光体转变结束和开始。将冷却速度提高到V2，转变温度降低，转变开始和结束时间都缩短。如果将冷却速度提高到临界冷却速度V''''c以上，则冷却曲线与转变终了线不相交，这说明一部分奥氏体转变为珠光体，而其余部分被过冷到Ms点以下转变为马氏体。虽然应用C曲线可以定性地分析过冷奥氏体连续冷却转变，但是由于连续冷却时奥氏体转变的孕育期与等温转变有所不同，上述分析在数值上存在着一定的偏差。因此，在分析过冷奥氏体连续冷却时比较多的是采用过冷奥氏体的连续冷却转变曲线（CCT曲线）。图5是共析成分奥氏体连续冷却转变曲线，为便于对比，图中还画出了C曲线。与其C曲线相比，连续冷却时转变开始时间和开始温度降低。图中CC''''线为转变中止线，表示冷却曲线与此线相交时转变并未完成，但奥氏体分解停止，剩余部分被冷却到更低的温度下转变为马氏体。许多因素都会影响奥氏体连续冷却转变曲线，如奥氏体化温度、化学成分、加热速度。因此，实际铸铁的连续冷却转变曲线与图5有比较大的出入。图6是一种球墨连续冷却转变曲线，冷却曲线下面的数据为硬度（HV10）。

铸铁的正火处理主要是为了增强其强度和耐磨性，主要用于灰铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。下面重点探讨灰铸铁、球墨铸铁的正火处理。（1）灰口铸铁的正火工艺灰口铸铁在提高加热温度后，可使奥氏体碳含量增加，从而使冷却后珠光体量增加，具体的加热温度根据灰口铸铁共晶渗碳体量不同而有所不同，当共晶渗碳体较多时，温度为900~950℃；当较少时，温度为850~900℃。保温时间一般为1~3小时。保温后采用冷却，这样可以使珠光体含量增加，冷却方式可采用喷雾冷却、风冷或空气冷却。（2）球墨铸铁的正火处理球墨铸铁的正火处理主要分四种：高温奥氏体化正火和两阶段正火所得到的基体组织都为少量铁素体（牛眼状）和少量铁素体；部分奥氏体化正火和高温不保温正火所得到的基体组织都为铁素体（破碎状）和珠光体。这四种球墨铸铁正火处理的目的和处理规范，如图7所示。

淬火是为了提高铸件的各种性能，如提高其耐磨性、硬度等。而回火是为了降低淬火中产生的应力，是一种后处理方法。（1）抗磨白口铸铁的淬火及回火工艺以不同牌号的抗磨白口铸铁为例。KmT-BCr2Mo1Cu1抗磨白口铸铁，转化退火工艺为：940~960℃保温1~6h，缓冷至760~780℃保温4~6h，缓冷至600℃以下出炉空冷，淬火工艺：960~1000℃保温1~6h，出炉空冷；回火工艺为：200~300℃保温4~6h，出炉空冷；KmTBCr15Mo2-DT抗磨白口铸铁，转化退火工艺：920~960℃保温1~8h，缓冷至700~750℃保温4~8h，缓冷至600℃以下出炉空冷，淬火工艺：920~1000℃保温2~6h，出炉空冷，回火工艺：200~300℃保温2~8h，出炉空冷；KmT-BCr20Mo2Cu1抗磨白口铸铁，转化退火工艺：920~960℃保温1~8h，缓冷至700~750℃保温4~10h，缓冷至600℃以下出炉空冷，淬火工艺：960~1020℃保温2~6h，出炉空冷，回火工艺：200~300℃保温2~8h，出炉空冷。（2）球墨铸铁的淬火及回火工艺球墨铸铁的淬火分为部分及完全奥氏体化后淬火两种。部分奥氏体化后淬火：加热到共析转变温度范围内（即加热时共析转变的上、下限之间），在淬火后为马氏体和少量分散分布的铁素体，再回火。270~350HB，aK20~40J/cm2；完全奥氏体化后淬火：一般加热到Ac1（加热时共析转变温度）上限以上30~50℃，普通球墨铸铁850~880℃，淬火后为马氏体组织，再回火。HRC＞50，aK10~20J/cm2。球墨铸铁的回火分为以下三种：低温回火（140~250℃）：马氏体逐渐分解，析出碳化物微粒，形成含碳量比淬火马氏体少的回火马氏体。最终组织为球墨、残余奥氏体和细针状回火马氏体；中温回火（350~500℃）：马氏体分解终了，形成一种混合组织，又称屈氏体，为细小弥散渗碳体质点和铁素体的混合物；高温回火（500~600℃，一般550~600℃）：马氏体析出的渗碳体显著地聚集长大，称为索氏体或回火索氏体。（3）等温淬火等温淬火可以最大限度地发挥材料潜力，使其具有较高的韧性、硬度、塑性和强度。等温淬火在白口铸铁生产过程中，可用于多种铸件的热处理，如衬板、犁铧、抛丸机叶片等。白口铸铁等温淬火的工艺：先将其在900℃奥氏体化，然后在等温转变温度下等温1~1.5小时后空冷。等温淬火在灰铸铁、蠕墨铸铁及球墨铸铁生产过程中主要是来获得残余奥氏体基体组织和贝氏体。要掌握好等温淬火时间，时间过短会使转化的贝氏体不足；时间过长会对材料的韧性产生影响。灰铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁等温淬火工艺是将铸铁加热到奥氏体化温度，保温后进行等温淬火。等温淬火温度要根据过冷奥氏体等温转变动力学曲线确定，提高奥氏体化温度，有利于形成上贝氏体组织，增加奥氏体化保温时间，可以提高材料的韧性。

总而言之，在改变基体组织时，必须严格按照有关理论知识和相关工艺，控制好正火、淬火和回火才能够有效增强基体组织的强度和耐磨性，提高铸件的各种性能（耐磨性、硬度等）。由此可知，改变基体组织热处理是铸铁热处理主要方法之一。

本文作者：王群陈志坚房应荣工作单位：科美（杭州）机械有限公司