[發明專利]一種提高球墨鑄鐵件硬度均勻性的加工方法

在審

• 申請號: 202011334472.2
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112626319A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 梁楚鵬;陳國輝;余榮杰;馮志軍;曾亮
• 申請（專利權）人: 廣州市機電工業研究所
• 主分類號: C21D5/00
• 分類號: C21D5/00;C21D1/18;C21D1/60
• 代理公司: 廣州市時代知識產權代理事務所(普通合伙) 44438
• 代理人: 楊樹民

本發明公開了一種提高球墨鑄鐵件硬度均勻性的加工方法，其包括以下步驟：低溫石墨化步驟：將球墨鑄鐵坯件裝于爐體中在740～760℃的溫度下加熱4～6h；降溫淬火步驟：經過低溫石墨化處理后的球墨鑄鐵坯件在850～860℃的溫度下加熱1～2h，然后迅速放入水槽中水冷淬火；回火步驟：經過降溫淬火步驟處理后的球墨鑄鐵坯件在560～570℃的溫度下加熱3～4h，然后置于空氣中冷卻。本發明的加工方法先通過低溫石墨化處理使得分布不均勻的碳化物轉變為石墨，獲得鐵素體+小于5％球粒狀珠光體，再進行降溫淬火和回火，使得表里硬度差大大縮小，提高了硬度的均勻性，而且硬度比常規的均勻化退火高。

技術領域

本發明涉及球墨鑄鐵制造技術領域，具體涉及一種提高球墨鑄鐵件硬度均勻性的加工方法，是對球墨鑄鐵成型后的成品粗胚進行熱處理的加工方法。

背景技術

目前，球墨鑄鐵逐漸替代鍛鋼在曲軸、后橋等零部件上得到廣泛的應用。這時由于球墨鑄鐵不僅在強度、伸長率、塑性、韌性上能夠滿足這些零件的性能要求，而且球墨鑄鐵的制作工藝相比鍛鋼要具有低成本和工藝簡單的優勢。高強度球墨鑄鐵，例如高強度球墨鑄鐵如QT500、QT600由于碳當量較高，基體組織為珠光體+鐵素體，以及鑄造工藝及工件尺寸的影響，工件心部的含碳量會比外表面附近高。含碳量的不均勻導致工件表里硬度不均勻，機械加工時會發生光潔度不一致的現象，殘余應力的不均勻也導致后續氮化變形或工件服役時變形。

現有技術中，為了獲得均勻的想要獲得均勻的190-240HB硬度，通過單一工序的熱處理(正火或調質)都會使表里硬度差值超過40HB，而低溫石墨化退火及高溫退火獲得的硬度雖然均勻，但最終獲得的硬度低于180HB，硬度無法達到要求。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中球墨鑄鐵件的熱處理方法使得其表里硬度差值高、表里硬度均勻性差；或者是，表面硬度均勻性好但表面的硬度低的技術問題，提供一種提高球墨鑄鐵件硬度均勻性的加工方法。該加工方法先通過低溫石墨化處理使得分布不均勻的碳化物轉變為石墨，獲得鐵素體+小于5％球粒狀珠光體，再在共析轉變溫度范圍內短時間加熱避免碳化物過多溶解，獲得低碳奧氏體后，再進行淬火回火，使得表里大硬度差大大縮小，提高了硬度的均勻性，而且硬度高。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種提高球墨鑄鐵件硬度均勻性的加工方法，其包括以下步驟：

低溫石墨化步驟：將球墨鑄鐵坯件裝于爐體中在740～760℃的溫度下加熱4～6h；

降溫淬火步驟：經過低溫石墨化處理后的球墨鑄鐵坯件在850～860℃的溫度下加熱1～2h，然后迅速放入水槽中水冷淬火；

回火步驟：經過降溫淬火步驟處理后的球墨鑄鐵坯件在560～570℃的溫度下加熱3～4h，然后置于空氣中冷卻。

在現有技術中，為了使得球墨鑄鐵件獲得190-240HB硬度，采用的熱處理方法是：先淬火后回火，淬火的溫度是在大于該球墨鑄鐵件的共析轉變溫度范圍的溫度進行淬火。例如，對于牌號為QT500的球墨鑄鐵，其共析轉變溫度范圍為810～880℃，現有淬火溫度通常采用880℃以上的溫度進行加熱，淬火的溫度是880～920℃，加熱保溫時間是1～2h；回火的溫度是580～600℃，時間4h；淬火在加熱后采用油冷方式冷卻至室溫，回火在加熱后采用空氣冷卻。經過檢測，現有這種熱處理方式的最終獲得的球墨鑄鐵件硬度能夠達到190-240HB，但是，球墨鑄鐵件的外圈硬度與心部硬度相差達35HB以上，這樣會導致機械加工時光潔度不一致，后續氮化變形或工件股役時變形。發明人經過長期的探索研究，得出了在740～760℃的溫度下加熱能夠使得球墨鑄鐵坯件分布不均勻的碳化物轉變為石墨，此時，再該球墨鑄鐵坯件的共析轉變溫度范圍內進行淬火，然后再采用比現有技術的回火溫度低的溫度回火，可以獲得高硬度且表里硬度差縮小的球墨鑄鐵件。經過此熱處理方法加工后的球墨鑄鐵件在后續的機械加工時光潔度一致，股役時不會變形。

進一步的，低溫石墨化步驟中，球墨鑄鐵坯件加熱后隨爐冷卻。