[發(fā)明專利]球墨鑄鐵活塞鑄件的熱處理工藝及其用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410113626.3
• 申請(qǐng)日: 2014-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN103937945B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊志剛;潘多龍;封雪平;張軍;鮑飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州南車汽車零部件有限公司;南車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司
• 主分類號(hào): C21D5/00
• 分類號(hào): C21D5/00
• 代理公司: 常州市維益專利事務(wù)所(普通合伙) 32211
• 代理人: 賈海芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種球墨鑄鐵活塞鑄件的熱處理工藝及其用途，屬于球墨鑄鐵鑄件熱處理工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

珠光體型球墨鑄鐵具有較高強(qiáng)度、耐磨性，低韌性，適于對(duì)強(qiáng)度要求較高的零部件，在車輛的結(jié)構(gòu)件上得到廣泛應(yīng)用。

常規(guī)的球墨鑄鐵的珠光體強(qiáng)化通常采用正火工藝，即在球鐵件的奧氏體化后，經(jīng)過一段時(shí)間的保溫，出爐后立即空冷、風(fēng)冷或霧冷，使基體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織，達(dá)到提高硬度、強(qiáng)度和耐磨性的效果。墨鑄鐵正火加熱溫度一般控制在800～900℃，過高的正火溫度不能增加珠光體數(shù)量，反而引起奧氏體晶粒粗大，使碳溶入奧氏體的數(shù)量過多，冷卻時(shí)容易在晶界析出網(wǎng)狀二次滲碳體，使球鐵件的強(qiáng)度和韌性變差，而過低的正火溫度就不能得到均勻一致的奧氏體。

針對(duì)材質(zhì)為QT700-2的內(nèi)燃機(jī)活塞，其基體組織珠光體含量要求≥90%，硬度要求HB225～305，故需對(duì)鑄件毛坯進(jìn)行珠光體強(qiáng)化的熱處理工藝。由于球墨鑄鐵活塞鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚懸殊，且厚大部位芯部冷卻極為緩慢，另外吹風(fēng)或噴霧過程中容易出現(xiàn)吹風(fēng)或噴霧的死角位置。故傳統(tǒng)的正火工藝，無(wú)論空冷、風(fēng)冷還是霧冷，由于其冷卻能力均有限，使球墨鑄鐵活塞鑄件熱處理后基體組織中珠光體含量極不穩(wěn)定，在同一鑄件的不同部位以及鑄件表面與芯部的珠光體含量不均勻，大多是介于在40%到80%之間，不能滿足高珠光體含量的要求。

淬火是球墨鑄鐵奧氏體化，在保溫一定時(shí)間，再置入油槽或其他介質(zhì)中，已足夠快的速度冷卻，抑制珠光體和鐵素體的形成，使得低溫奧氏體在Ms點(diǎn)溫度以下轉(zhuǎn)變成馬氏體，獲得最大硬度。

而等溫淬火是將鑄件加熱使其奧氏體并均勻化后，使之快冷到貝氏體溫度區(qū)間（260～400℃），放入溫度稍高于Ms點(diǎn)的等溫介質(zhì)中，等溫保持一定時(shí)間，通常在浴槽中保溫時(shí)間為30～60min，使之奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w，然后取出置于空氣中冷卻，雖然等溫淬火能適合鑄件形狀復(fù)雜，可防止鑄件的變形和開裂，但需要等溫鹽循環(huán)的龐大的浴槽進(jìn)行準(zhǔn)確的溫度控制，熱處理設(shè)備費(fèi)用高昂，成本非常高。

但采用傳統(tǒng)的淬火及等溫淬火熱處理工藝，對(duì)于球墨鑄鐵活塞鑄件進(jìn)行熱處理，存在以下問題：

1、熱處理后球墨鑄鐵活塞鑄件的基體組織均非珠光體組織，其組織和性能與要求相差甚遠(yuǎn)，由于活塞鑄件因珠光體含量不足，導(dǎo)致活塞鑄件在半精加工后環(huán)槽部位表面高頻感應(yīng)淬火硬度普遍低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，降低了活塞耐磨性能。

2、由于球墨鑄鐵活塞鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均勻，淬火過程中變形和開裂的傾向很大，極易產(chǎn)生淬火裂紋，造成球墨鑄鐵活塞鑄件合格率下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種熱處理成本低，能穩(wěn)定球墨鑄鐵活塞基體組織的珠光體含量保證在90%以上的球墨鑄鐵活塞鑄件的熱處理工藝。

本發(fā)明為達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是：一種球墨鑄鐵活塞鑄件的熱處理工藝，其特征在于：按以下步驟，

一種球墨鑄鐵活塞鑄件的熱處理工藝，其特征在于：按以下步驟，

a、將處于室溫的球墨鑄鐵活塞鑄件裝入電爐，并加熱至620～680℃，保溫1～2h，對(duì)球墨鑄鐵活塞鑄件進(jìn)行預(yù)熱，使球墨鑄鐵活塞鑄件溫度均勻化；

b、再將球墨鑄鐵活塞鑄件加熱至920±10℃，保溫2±0.5h，使球墨鑄鐵活塞鑄件基體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體并均勻化；

c、將球墨鑄鐵活塞鑄件降溫至850～880℃,保溫1±0.1h；

d、將球墨鑄鐵活塞鑄件出爐后迅速放入水溶劑冷卻介質(zhì)中，急冷時(shí)間控制在10～20s，使球墨鑄鐵活塞鑄件降溫至600～750℃，從水溶劑冷卻介質(zhì)中取出；

e、將球墨鑄鐵活塞鑄件置于空氣中，自然冷卻；

g、最后對(duì)空冷到室溫后的球墨鑄鐵活塞鑄件進(jìn)行回火處理，獲得球墨鑄鐵活塞基體組織的珠光體含量在90%以上的球墨鑄鐵活塞鑄件。

其中：在第二步中，球墨鑄鐵活塞鑄件加熱至920±5℃，保溫2h。

所述在第三步中，球墨鑄鐵活塞鑄件降溫至860～870℃,保溫1h。

所述在第四步中，球墨鑄鐵活塞鑄件出爐后迅速放入水溶劑冷卻介質(zhì)中，急冷時(shí)間在12～18s，使球墨鑄鐵活塞鑄件降溫至650～720℃。

所述的水溶劑冷卻介質(zhì)的溫度在20℃±15℃。

所述的回火處理的回火溫度為550～620℃，保溫2～4h，之后出爐空冷。

本發(fā)明球墨鑄鐵活塞鑄件的瞬時(shí)淬火工藝的用途，其特征在于：用于獲得球墨鑄鐵活塞基體組織的珠光體含量在90%以上的球墨鑄鐵活塞鑄件。