[發明專利]一種球墨鑄鐵托氏體化的處理方法

無效

• 申請號: 200710115805.0
• 申請日: 2007-12-20
• 公開（公告）號: CN101220404A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 許愛民;劉科高
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學材料科學研究所
• 主分類號: C21D5/00
• 分類號: C21D5/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司
• 代理人: 辛向東

技術領域

本發明屬金屬材料領域，涉及球墨鑄鐵熱處理方法，具體地說是一種球墨鑄鐵托氏體化的處理方法。

背景技術

球墨鑄鐵自上世紀40年代被發現以來，其應用不斷擴大，至今已成為重要的工程材料之一，近年來全世界球墨鑄鐵的產量已占全世界灰鑄鐵產量的1/3，進一步提高球墨鑄鐵性能和優化生產工藝可以提高產品質量和降低成本，對于降低資源消耗和保護環境都具有重要意義。高性能的球墨鑄鐵可以更廣泛地應用到以鐵代鋼和以鑄代鍛的方面，以節約成本節約能源。

在對球墨鑄鐵基體的研究中，比較關注貝氏體基體和索氏體基體，在正常的生產條件下，不容易獲得以托氏體為主的基體組織。但是，由于托氏體球墨鑄鐵也有其不同與貝氏體和索氏體的特殊性能和用途，對于某些特種工件和行業，也迫切需要一些性能優異的以托氏體為主要基體組織的球墨鑄鐵材料。

發明內容

為了滿足市場對托氏體球墨鑄鐵的需求，本發明提供了一種不同與常規處理方式的球墨鑄鐵托氏體化處理方法。常規處理主要以加快冷卻速度細化片間距為主，本發明處理方法獲得的過冷托氏體球墨鑄鐵，利用控制冷卻以求最大程度地增加過冷度，細化托氏體團，細化片間距，獲得以過冷托氏體為主的球墨鑄鐵。其性能接近貝氏體球鐵，其缺口敏感性低于貝氏體球鐵且性能穩定性較高。特別是用這種方法處理的工件，小尺寸部位的性能要高于大尺寸部位，為解決一些疑難處理的工件提供了幫助。

本發明為一種球墨鑄鐵托氏體化處理方法，包括將球墨鑄鐵加熱至奧氏體區、用水作冷卻介質控制冷卻、將工件裝入等溫爐內完成托氏體等溫轉變，其工藝步驟和操作方法如下：

a.將球墨鑄鐵工件加熱至奧氏體區，并均勻化；

b.控制冷卻：以水作為冷卻介質，冷卻水溫選用20℃-100℃；根據工件的尺寸和形狀不同，確定工件的控制冷卻工藝，將工件控制冷卻至托氏體區以下、Ms點以上區域，以使工件溫度回升進入托氏體區為準；

c.過冷、回溫調整：工件出水后，控制溫度回升達550～600℃，使控制冷卻和過冷度達到理想配合；溫度回升過高時，采用風冷或噴霧的方式調整控制；

d.等溫處理：回溫調整至550～600℃后，將工件裝入設定溫度為貝氏體等溫區的等溫爐內，完成等溫轉變；

e.回火：根據工件要求選擇高溫或中溫或低溫回火或不回火。

如上所述球墨鑄鐵托氏體化處理方法，其步驟b中所說的根據工件的尺寸和形狀不同，確定工件的控制冷卻工藝的具體方法如下：

.應用待處理工件的體積V與待處理工件的表面積A之比作為該工件的冷卻參數R，利用公式R＝V/A，計算待處理工件的冷卻參數R的具體數值；依據待處理工件冷卻參數R的大小，確定控制冷卻階段所需冷卻水溫和冷卻時間；冷卻參數R較高，所需冷卻水溫較低；冷卻參數R較低，所需冷卻水溫較高。

依據冷卻參數R值，確定冷卻水溫的控制范圍如下：

當R≤10時冷卻水溫的控制范圍為60～80℃；

當R＞10時冷卻水溫的控制范圍為20-60℃；

對于形狀復雜、尺寸厚薄相差較大的工件，選用緩和的冷卻水溫60℃-100℃；

依據冷卻參數R值，確定預控制冷卻幅度如下：

小型試樣(R≤10)，預計控制冷卻工件表面溫度至500℃-400℃；即上貝氏體的上區；

中型試樣(10≤R≥20)，預計控制冷卻工件表面溫度至450℃-350℃；即上貝氏體的中下區；

大型試樣(R≥20)，預計控制冷卻工件表面溫度至400℃-300℃；即上貝氏體的下區；

具體對應于各種冷卻水溫所需的冷卻時間，選擇使用該冷卻水溫的基礎工藝數據表中與待處理工件的冷卻參數R相同或相近的基礎工件相對應的冷卻時間。

如上所述球墨鑄鐵托氏體化處理方法中所說的步驟c過冷、回溫調整的操作方法如下：

控制冷卻工件出水后，用表面測溫儀器測量溫度回升范圍，工件表面最大溫度回升達550℃-600℃，直接裝入等溫爐處理；超過此溫度范圍，采用風冷或噴霧的方式調整；由于內外溫差和粗細部位的溫差，使得小尺寸部位溫度回升大，過冷度大；大尺寸部位溫度回升小，過冷度相對小，調整測溫以小尺寸部位為準。

如上所述球墨鑄鐵托氏體化處理方法中所說的步驟d等溫處理的操作方法如下：

工件經回溫調整至550～600℃后，裝入設定溫度為貝氏體等溫區的等溫爐內，完成等溫轉變；

依據工件冷卻參數R值的大小，分別設定等溫處理溫度范圍如下：