专利名称:可锻铸铁热处理新工艺的制作方法
本发明涉及一种改进的可锻铸铁热处理工艺，特别是具有低温、中温连续分段保温加热的可锻铸铁热处理新工艺。
现有的可锻铸铁工件热处理是将工件从常温缓慢连续加热至高温920到980摄氏度，经长时间保温后再进行冷却和高温回火。此种工艺由于将工件从常温直接加热至高温，因此工件内石墨核心数相对较少;此外，工件在石墨化高温时间过长，石墨粗大，奥氏体晶粒粗大，从而降低了铸件的机械性能，特别是对延伸率和冲击韧性带来不良影响。另外，生产周期长，能源消耗大，热处理炉使用寿命低。
本发明的任务是寻找一种新的可锻铸铁热处理工艺，能有效的增加可锻铸铁石墨化过程中的石墨核心数，细化晶粒，提高铸件综合机械性能和使用寿命，缩短热处理过程时间，提高热处理炉使用寿命，节约能源，提高经济效益。
本发明的任务是用如下方式完成的为了缩短可锻铸铁石墨化退火时间，增加石墨化过程中石墨核心数目，细化晶粒，增加相界面，改善石墨分布形态，强化基体，提高铸件综合机械性能，在工件以常温连续加热至高温920℃到980℃前，将目前采用的直接连续加热，改变为低、中温连续分段保温加热过程。(见图一、图二)。在工件以常温加热到430℃至445℃温度时，在此低温区保温一段时间，此时工件石墨核心大量增加，石墨核心数多达每平方毫米600个以上，然后继续加热升到中温740℃至755℃，此时，在继续增加石墨核心的同时，石墨开始出现合并长大的趋势。然后升温到920℃至980℃高温区，完成第一阶段石墨化后，对铁素体可锻铸铁则降温到750℃至700℃，保温完成第二阶段石墨化后，再降温至650℃空冷;对珠光体可锻铸铁在完成第一阶段石墨化后，降温到860℃至900℃空冷，再经620℃至700℃高温回火后空冷，即完成可锻铸铁热处理全过程。
经采用可锻铸铁热处理新工艺，铸件最终的机械性能，对铁素体可锻铸铁的抗拉强度不低于每平方米421.4牛顿。延伸率不低于15%;对珠光体可锻铸铁的抗拉强度不低于每平方米715.4牛顿，延伸率不低于5%。其性能指标超过了国家有关标准的规定，石墨化过程总时间缩短约40%至60%，特别是缩短了高温阶段石墨化时间。特别指出，对珠光体可锻铸铁经860℃至900℃正火，不经高温回火就可以达到抗拉强度不低于每平方米774.2牛顿，延伸率不低于2.1%。
工件在低温区保温处理阶段，经石墨化处理，可使铸件中的氢气释出，造成组织内部有一定的应力，有利于共晶碳化物骨架的松动和分解，同时渗碳体分解过程中析出铁素体，有利于增加相界面积，亦有助于加速石墨化进程，经低温处理大量增加铸件内部的石墨核心。这种大量弥散分布的石墨核心，对加速铸件的石墨化进程有显著作用。
在中温区保温处理阶段，铸件显微组织中碳化物骨架全部打乱，碳化物分解速度加快，碳原子有较高的激活能，加快了扩散速度。此时，在增加石墨核心数的同时，由于石墨对附近的碳原子吸收能力很强，因而沿石墨基面方向长大速度很快，已可明显看出石墨合并的团球化趋势。但中温阶段碳化物分解是有限度的，要碳化物继续分解，必须提高加热温度至920℃以上，并保温以完成可锻铸铁的第一阶段石墨化。
图一 铁素体可锻铸铁热处理新工艺曲线图二 珠光体可锻铸铁热处理新工艺曲线图三 铸件热处理前断口组织(1.5倍)图四 铸件热处理前显微组织-珠光体+碳化物(莱氏体) (400倍)图五 铸件升温至低温阶段的显微组织-含大量石墨核心 (100倍)图六 铸件升温至低温阶段后再升温至中温阶段保温后石墨形态 (100倍)图七 铁素体可锻铸铁最终热处理后石墨特征 (100倍)图八 铁素体可锻铸铁最终热处理后显微组织 (200倍)图九 铁素体可锻铸铁最终热处理后电子扫描微观特征 (1500倍)图十 铁素体可锻铸铁最终热处理后试样抗弯试验后形态 (1/2倍)
图十一 珠光体可锻铸铁最终热处理后石墨特征 (100倍)图十二 珠光体可锻铸铁最终热处理后显微组织-珠光体+圆状石墨 (400倍)实施例一珠光体可锻铸铁铸件的化学成份是C2.59%、S11.71%、Mn0.53%、P0.13%、S0.075。热处理前硬度值HB375，断口组织全白口(图三)，显微组织是珠光体+碳化物(莱氏体)(图四)。
将铸件放入炉内从常温加热至440℃低温区，保温一段时间后，石墨核心大量增加(图五)，将铸件继续从440℃升温至740℃中温区，保温一段时间后，铸件显微组织除继续增加石墨核心的同时，石墨开始出现合并长大的趋势(图六)，再继续升温到920℃至950℃保温3至6小时，完成第一阶段石墨化后，降温到860℃至900℃，然后出炉空冷，再经620℃至700℃高温回火，最终热处理后铸件石墨形态特征见图十一，其显微组织是珠光体+团状石墨，抗拉强度为每平方米715.4至730.1牛顿。延伸率为4.6%至5.2%，布氏硬度为229至240。
实施例二铁素体可锻铸铁当实施例一的铸件按图一工艺加热到920℃至950℃，经保温后完成第一阶段石墨化后，炉内依次降温至750℃、700℃和650℃后，将工件出炉空冷，即得到铁素体可锻铸铁。其最终热处理后石墨特征见图七、显微组织是铁素体+团状石墨(图八)、电子扫描微观特征见图九、试样抗弯试验后形态见图十;抗拉强度为每平方米421.4至438.1牛顿，延伸率为14.8%至15.1%，布氏硬度为154至157。
权利要求
1.可锻铸铁热处理新工艺是将工件从常温加热到920℃至980℃保温后进行冷却或再经高温回火处理，其特征在于工件从常温加热到高温时，有低温和中温两个连续分段保温加热处理过程。
2.根据权利要求
1所述的工艺，其特征在于低温保温加热温度范围是430至445摄氏度。
3.根据权利要求
1所述的工艺，其特征在于中温保温加热温度范围是740至755摄氏度。
专利摘要
本发明提供一种改进的可锻铸铁热处理新工艺，它适用于铁素体和珠光体可锻铸铁。它是在工件从常温加热到920℃至980℃时，从目前连续加热升温改进为在连续加温过程中有低温和中温两个连续分段保温加热段。这样可增加石墨核心数，细化晶粒，提高铸件综合机械性能。珠光体可锻铸铁抗拉强度不低于每平方米715.4牛顿，延伸率不低于5％。铁素体可锻铸铁抗拉强度不低于每平方米421.4牛顿，延伸率不低于15％。
文档编号C21D5/00GK86106729SQ86106729
公开日1987年4月29日 申请日期1986年9月29日
发明者黄涤凡, 邓奇文, 熊道近, 何正斌 申请人:湘潭市韶山玛钢总厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan