哈工大热处理原理与工艺大作业球墨铸铁件热处理

1、封面2012年年4月月球墨铸铁 球墨铸铁的特性球墨铸铁的金相球状石墨的形成 石墨的核心 形核的条件形核物质球墨铸铁孕育的目的 球墨铸铁的孕育 提高孕育的措施球的生长模型 石墨球螺旋生长模型a）生长成的球体 b）角锥体单晶 c）锥顶角与的关系球的金相形貌球化分级球化分级球化分级球化级别说明球化率（）1级石墨呈球状，少量团絮，允许极少量团絮状952级石墨大部分呈球状，余为团状和极少量团絮状90953级石墨大部分呈团状，余为团絮状，允许有极少量蠕虫状80904级石墨呈大部分絮状或团状，余为球状、少量蠕虫状70805级石墨呈分散分布的蠕虫状、片状及球状、团状、团絮状60706级石墨呈聚集分布的蠕虫状、

2、片状及球状、团状、团絮状小于60%石墨大小级别3级4级5级6级7级8级石墨直径（100）mm255012-256-123-61.5-31.5GB94411998球墨铸铁金相检验标准将石墨大小分成六级。 球墨铸铁石墨球的大小对力学性能的影响很大，减小石墨球径，增加石墨球在单位面积的个数可以明显地提高球墨铸铁的强度、塑性和韧性。 石墨球径的减小，使单位面积上球墨铸铁数量增多，可使抗疲劳强度提高，因此，细化石墨也是提高抗疲劳强度的一个要求。珠光体粗细珠光体的粗细珠光体数量珠光体数量分散铁素体 球墨铸铁金相检验评定铁素体数量。其百分比，按大多数视场对照图片评定。一般不检查牛眼铁素体数量，仅检查与其共存

3、的珠光体数量。分散的铁素体数量磷共晶数量磷共晶体在球墨铸铁中对性能的危害比在灰铸铁中大得多。沿晶界分布的二元或三元磷共晶体，强烈降低球墨铸铁的韧性、塑性和强度，受冲击时，裂痕总是沿磷共晶体边缘开始开裂。磷共晶数量渗碳体数量渗碳体数量马氏体、贝氏体 球墨铸铁中的奥氏体、贝氏体、马氏体是由奥氏体、上贝氏体或下贝氏体通过等温淬火，加入适当元素获得。球铁的化学成分碳 碳当量硅锰磷硫合金元素 凝固1、球墨铸铁有较宽的共晶温度范围2、球墨铸铁的糊状凝固特性3、球墨铸铁具有较大的共晶膨胀 从铁碳合金的平衡图看来，在共晶成分附近，凝固的温度范围并不宽。实际上，铁液经球化处理和孕育处理后，其凝固过程偏离平衡条件

4、很远，在共晶转变温度（1150）以上150左右，即开始析出石墨球，共晶转变终了的温度又可能比平衡共晶转变温度低50左右。缺陷球化不良缩孔和缩松 缩孔和缩松 特征：缩孔发生于第一次收缩阶段。表面凹陷及局部热节凹陷，含气孔的暗缩孔，内壁粗糙。缩松发生于第二次收缩阶段。被树枝晶分割的溶池处成为真空，凝固后的孔壁粗糙、排满树枝晶的疏松孔为缩松。 原因：碳当量低，磷含量高，增加缩孔缩松倾向。 措施：提高铸型刚度，如使用树脂砂，提高铁液碳当量。石墨漂浮反白口夹渣应力变形和裂纹碎块状石墨 碎块状石墨 特征：出现在Ce等活性元素富集在共晶团边界，促使该区域过饱和析出而形成蠕虫状石墨，其断面形态为碎块状。 原因

5、：冷却缓慢，共晶凝固时间过长引起的成分偏析和孕育衰退。 措施：选用纯净炉料并限制Ce等元素的含量，控制较低的碳当量，加入Sb、Y、Bi等微量元素。皮下气孔铸铁件的形式1、大断面球墨铸铁2、铸态球墨铸铁件3、薄壁球墨铸铁件4、高强度高韧性球铁 薄壁铸态球墨铸铁铸铁件的工艺 在欧美发达国家的阀门铸造工艺中，日趋使用薄壁铸件，可以节约资源。 薄壁铸态球墨铸铁件是壁厚仅为几毫米的铸件。由于薄壁，共晶凝固时冷却速度极快，所以抑制白口组织的出现成为首要问题。薄壁铸铁件 在铸铁凝固时，存在石墨共晶与渗碳体共晶两种形式。在平衡状态图中，前者的温度比后者高。为了要避免白口的产生，应使石墨共晶凝固过程在温度达到渗碳体共晶以前完成，这就需要提高石墨共晶的凝固速率，而在一定的冷却速度下，球铁共晶团的生长速度是一定的，因此提高石墨共晶的凝固速度，就必须增加共晶团数量。 因此，为防止白口，对球墨铸铁的某一冷却速度，存在对应的临界共晶团数，即临界石墨球数。只有石墨球数大于该临界数，才能避免白口出现。 当铸件越薄，冷却速度越大时，所需的临界石墨球数越多。 研究表明，为增加石墨球数目，添加稀土Bi是十分有效