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球墨鑄件凝固時長原因跟常規(guī)熱處理{一}、球墨鑄鐵件凝固時長原因
球墨鑄鐵件具有良好的力學(xué)性能和較好的鑄造性能，在整個鑄件生產(chǎn)選材中占有優(yōu)點地位。雖然球墨鑄鐵凝固過程中石墨的析出將帶來體積膨脹，但由于其糊狀凝固方式，及石墨膨脹力導(dǎo)致的鑄型型壁變形和位移，所以收縮缺陷、尤其是縮松是球墨鑄鐵件常見的缺陷，也是導(dǎo)致鑄件報廢的主要原因之一。
縮松缺陷分為宏觀縮松和微觀縮松。宏觀縮松是鑄件內(nèi)部成片分散存在的細(xì)小孔洞群。肉眼不可見的晶間孔洞稱作微觀縮松。準(zhǔn)確分析球墨鑄鐵件的縮松形成機理，依此進行工藝改進、鑄件質(zhì)量預(yù)測和降低廢品率，可以產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益。
目前，關(guān)于球墨鑄鐵縮松形成機理的研究主要集中在球鐵的凝固特點、凝固過程和生產(chǎn)工藝三個方面。旨在依此綜述球墨鑄鐵的縮松缺陷形成機理研究的狀況。
球墨鑄鐵呈“糊狀”凝固。與灰鑄鐵相比，共晶凝固時間長，共晶團數(shù)多，凝固膨脹壓力大。球墨鑄鐵這些特有的凝固特點是縮松形成的根本原因。球墨鑄鐵的成分在共晶點附近，凝固斷面上液-固兩相區(qū)寬，當(dāng)包圍石墨的奧氏體臨近接觸時，尚未凝固的液態(tài)金屬被分割成一個個不連續(xù)的熔池，失去了補縮通道，呈現(xiàn)出糊狀狀態(tài)。糊狀凝固是球墨鑄鐵的固有屬性。
球墨鑄鐵共晶凝固時間長的原因是共晶凝固方式為非共生共長方式。當(dāng)石墨長大進入共晶階段后，奧氏體殼已經(jīng)形成，碳原子由鐵液通過固態(tài)的奧氏體殼擴散到石墨球上，同時鐵原子從石墨-奧氏體界面處擴散出去，這一過程比碳原子在鐵液中的擴散速度要慢得多。因此球墨鑄鐵的共晶凝固時間較長。球墨鑄鐵的導(dǎo)熱系數(shù)比灰鑄鐵小20%~40%，散熱慢，所以球墨鑄鐵的凝固時間要比灰鑄鐵長。
由于石墨比容大于鐵的比容，石墨析出時會引起體積膨脹。石墨球在奧氏體殼包圍下生長，奧氏體殼相互接觸后，石墨長大引起的體積膨脹受到阻礙，產(chǎn)生膨脹壓力。由于鐵液的孕育處理，球墨鑄鐵的共晶團數(shù)量約為灰鑄鐵的100~200倍。所以球墨鑄鐵的凝固膨脹壓力要比灰鑄鐵大得多。
球墨鑄鐵共晶結(jié)晶時，由于加鎂處理的結(jié)果，石墨球核心在液相中長到一定尺寸時，即被奧氏體包圍，由于奧氏體外殼阻礙碳原子自熔液向石墨球擴散而使石墨球生長速度減慢，共晶反應(yīng)除了靠已有共晶團長大完成外，還靠新的晶核析出和長大完成，因而共晶轉(zhuǎn)變在一個較寬的溫度范圍內(nèi)進行，導(dǎo)致鑄件在很寬斷面上固、液兩相共存，呈糊狀凝固。由于球墨鑄鐵呈糊狀凝固，使得球墨鑄鐵件在澆注后，外殼長時間內(nèi)剛度不夠，共晶團接觸后產(chǎn)生的凝固膨脹力在使奧氏體枝晶間隙增大同時也使不很結(jié)實的鑄件外殼向外脹大，從而使鑄件凝固部分得不到足夠液態(tài)金屬的補縮，形成縮松。
{二}、球墨鑄鐵的常規(guī)熱處理
1、退火處理
若要提高球墨鑄鐵的韌性可采用退火處理。球墨鑄鐵在鑄造過程中比普通灰口鑄鐵的白口傾向大，內(nèi)應(yīng)力也較大，球墨鑄鐵件很難得到純粹的鐵素體或珠光體基體。為提高球墨鑄鐵件的延性或韌性，可將球墨鑄鐵件重新加熱到900~950℃并保溫足夠時間進行高溫退火，再爐冷到600℃出爐變冷。在此過程中基體中的滲碳體會出石墨，奧氏體中會析出石墨，這些石墨集聚于原球狀石墨周圍，基體則全轉(zhuǎn)換為鐵素體，從而提高球墨鑄鐵的韌性。若鑄態(tài)組織由(鐵素體+珠光體)為基體+球狀石墨組成，那么只需將球墨鑄鐵件重新加熱到700~760℃的共析溫度上下經(jīng)保溫后爐冷至600℃出爐變冷，就能將珠光體中滲碳體轉(zhuǎn)換為鐵素體及球狀石墨來提高其韌性。
2、正火處理
若要提高球墨鑄鐵強度可采用正火處理。球墨鑄鐵正火的目的是將基體組織轉(zhuǎn)換為細(xì)珠光體組織。工藝過程是將基體為鐵素體及珠光體的球墨鑄鐵件重新加熱到850~900℃溫度，原鐵素體及珠光體轉(zhuǎn)換為奧氏體，并有部分球狀石墨溶解于奧氏體，經(jīng)保溫后空冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)珠光體，從而提高球墨鑄鐵件的強度。
3、淬火加低溫回火處理
若要提高球墨鑄鐵的硬度可采用淬火并低溫回火的方法。當(dāng)球墨鑄鐵用作軸承等零件時往往需要比較高的硬度，此時可將球墨鑄鐵件淬火并低溫回火處理。具體工藝是：將球墨鑄鐵件加熱到860~900℃的溫度，保溫讓原基體組織全部奧氏體化后再在油或熔鹽中冷卻實現(xiàn)淬火，后經(jīng)250~350℃加熱保溫回火，原基體轉(zhuǎn)換為回火馬氏體及殘留奧氏體組織，原球狀石墨形態(tài)不變。處理后的球墨鑄鐵件具有較高的硬度和一定韌性，同時還保留了石墨的潤滑性能。
4、調(diào)質(zhì)處理
若要提高球墨鑄鐵綜合力學(xué)性能可采用調(diào)質(zhì)處理。當(dāng)球墨鑄鐵件用作為軸類件，如柴油機的曲軸、連桿，要求強度高同時韌性較好的綜合力學(xué)性能，此時可對球墨鑄鐵件進行調(diào)質(zhì)處理。具體工藝是：將球墨鑄鐵件加熱到860~900℃的溫度保溫讓基體組織奧氏體化，再在油或熔鹽中冷卻實現(xiàn)淬火，后經(jīng)500~600℃的高溫回火，獲得回火索氏體組織(一般尚有少量碎塊狀的鐵素體)，原球狀石墨形態(tài)不變。處理后強度、韌性匹配良好，適應(yīng)于軸類件的工作條件。
5、等溫淬火處理
若要獲得較高強度的球墨鑄鐵可采用等溫淬火處理。球墨鑄鐵等溫淬火處理目的在于讓球墨鑄鐵件的基體組織轉(zhuǎn)換為強韌的下貝氏體組織，強度可超過1100MPa，沖擊韌度αk≥32J。處理工藝是：將球墨鑄鐵件加熱到830~870℃溫度保溫使基體奧氏體化后，投入280~350℃的熔鹽中保溫，讓奧氏體部分轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w，原球狀石墨不變，從而獲得比較高強度的球墨鑄鐵。
泊頭市藝興鑄造廠(http://www.btyxzz.com)主要產(chǎn)品有攪拌機配件、灰鑄鐵件、減速機齒輪、機械加工、端面銑床加工等業(yè)務(wù)。