热处理对铸铁组织的影响分析

热处理对铸铁组织的影响分析【摘要】本文对铸铁的热处理的一般工艺进行了阐述，分析了铸铁热处理的独特特点，此外，本文还重点介绍了不同铸铁的不同热处理工艺及其原因，并对分级淬火热处理方式做了讲述，以期提高相关人员对铸铁热处理的认知。【关键词】铸铁组织热处理分级保温铸铁是一种碳含量大于2.11%的铁碳合金，作为一种在工业上使用最为广泛的基础材料，其在现代制造中已经被广泛的使用在汽车、齿轮以及相关重型机械于装备当中。铸铁材料中的碳含量较高，一般占有2%-4%，除此之外，铸铁中还含有硅、锰、磷等多种化学杂质，与钢相比，由于其含有分散布局的石墨存在，因此机械性能略差，但同时具有较强的铸造性能、减磨性能和加工性能。铸铁按照金相组织可以分成许多种类，例如白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁等。一、铸铁的常见热处理工艺通过对钢进行不同的热处理，钢结构的机械性能可以得到不同程度的改善，铸铁的热处理过程与钢类似，可以仿照钢的热处理工艺进行处理，但是由于铸铁组织中存在较多含有石墨成分的基体，因此，对铸铁进行的热处理有着与钢不同的特点，在铸铁热处理的具体的工艺参数方面需要有针对性的工艺设计，从而最终达到消除材料内部应力、提高材料性能的目的。通常，铸铁是一种Fe-C-Si为主的铁基合金，其最大特点是含有石墨（白口铸铁除外）。通过在一个范围较大的温度区间（共析温度）进行共析转变，铸铁能够达到铁素体、奥氏体和石墨的三者平衡与稳定。此外，在共析温度区间内的不同温度下，铁素体和奥氏体的具体含量都不尽相同，因此，通过改变热处理的加热温度和保温时间，能够产生不同比例的铁素体和珠光体，从而使铸铁材料获得不同的机械性能。由此可见，石墨的特性将会对铸铁的热处理影响较大，事实也表明，铸铁热处理工艺与基体中的石墨形态密切相关，例如球墨铸铁由于含有最大机体强度的球状石墨，因而能够使用更多的热处理工艺，而灰铸铁则通常进行退火、正火和表面热处理。1.退火退火能够消除冷却过程中产生的热应力和组织应理当中了，这种工艺是利用了等温淬火的方式将铸铁潜力充分发挥出来，从而使铸件获得超高强度的同时仍然具有良好的塑性和韧性，常用在齿轮和轴承的加工当中。分级淬火工艺要求对铸铁进行一次淬火保温后再增加一回淬火保温，即对铸铁先进行一次较高温度的淬火处理（称为一级处理），冷却后再对该铸铁进行二次较低温度的淬火处理（称为二级处理），经过分级淬火工艺处理后，铸铁的组织由马氏体基体、共晶碳化物和少量残留奥氏体及基体中析出的二次碳化物组成，并且大部分奥氏体都转变成了马氏体组织。由此可见，由于分级处理中采用了较高的一级处理温度，从而能够很好地对铸态组织缺陷进行消除，有效减少在较低温度下，铸铁经过二级处理后发生马氏体依附于组织内缺陷处形核的概率，并最终避免形成粗大的马氏体晶粒，此外，铸铁在经过较高温度的一级处理后，样本中作为原子扩散通道的空位、位错、微裂纹等缺陷减少，因此导致在进行二次等温处理的样本原子必须克服较高的扩散势垒，最终抑制了二次碳化物长大，从而形成了二次碳化物颗粒随着一级处理温度的提高而减小的结果，因此，分级保温热处理能够增强铸铁的硬度和耐磨度。三、结束语铸铁是现代制造业中的一种重要金属材料，其实质是由各种不同的石墨分布在钢的基体上所形成的混合组织，热处理的过程中，通过高温可以一方面将石墨溶于奥氏体，但另一方面由导致渗碳体析出石墨，因此，热处理应该合理的处理好加热工艺参数。此外，铸铁的种类很多，在具体的热处理工艺选择时，应当结合铸铁的类型、应用场合和特殊性能要求。参考文献：[1]王均，曾明，杨宏山等.不同热处理对一种高铬铸铁组织的影响[J].材料热处理学报，2005，26（6）：75-79[2]艾云龙，陈卫华，丁家园.低碳高铬白口