三硝水分级在奥贝球铁等温淬火工艺中的应用

奥贝球铁ADI的调研报告一、什么是奥贝球铁（ADI）？等温淬火球墨铸铁（Austempered ductile iron, ADI）通常称为奥贝球铁，是球墨铸铁经等温淬火工艺得到的奥氏体+贝氏体组织为主的高强度铸铁。

球墨铸铁：铁素体+珠光体+石墨球ADI：贝氏体（针状铁素体）+残余奥氏体★球墨铸铁：球化率1-3级，球径大小：6-7级；★ADI中，针状铁素体和残余奥氏体的组织粗细及比例决定了铸铁不同的力学性能。

二、奥贝球铁有哪些优异的性能？2.1 优异的机械性能★高强度。

同样延伸率下，其强度是普通球墨铸铁的2倍；优于或者相当于碳钢、低合金钢的强度。

等温淬火热处理工艺★高硬度。

大大高于普通球墨铸铁，与中高碳钢相当。

★优越的耐磨性，优越的疲劳强度和断裂韧性，减震吸音性好等，这些特点使得ADI已经代替锰钢、合金钢等应用于车辆、工程机械上。

2.2 优越的材料性能★比重小。

因为含有一定量的石墨，密度约为7.1g/cm3，同样尺寸的零件较钢件轻10%左右。

★成本低。

相比锻件、焊接件等，ADI材料具有优良的铸造性，能够制造出实际形状和尺寸更接近设计要求的无余量零件，既降低了材料成本，也节省了加工成本。

三、如何得到奥贝球铁，其原理如何？3.1 普通球墨铸铁选择合适的化学成分，熔炼→球化→孕育，得到普通球墨铸铁。

3.2 等温淬火工艺★A→B：P+α-Fe→γ-Fe.奥氏体化（＞A C1）：相变，碳的扩散；★B→C：奥氏体均匀化，碳的扩散；★C→D：淬火，避免得到珠光体★D→E：γ-Fe→下贝氏体（针状铁素体）+A残（残余奥氏体）等温淬火：温度、时间★E→F：空冷。

可能存在残余奥氏体的转化。

3.3分析★设备条件：密闭进行，防止加热过程中铸件与外界反应，影响组织与性能；加热炉与盐浴炉控制稳定：加热过程中铸件变化稳定、可预见，便于设计铸件尺寸。

★淬火介质：常用的热处理淬火介质有：油、气体、熔盐等。

➢油：不能长时间在280度以上工作，不适用于ADI的制备；➢气体：要求：防腐蚀、防氧化；冷却效率低；➢熔盐：优点：温度控制范围宽，操作简单；缺点：腐蚀性、污染环境、铸件需要清洗；常用的淬火介质：（1）55%硝酸钾+45%亚硝酸钠，熔点143℃，应用温度范围：160-550℃；（2）50%硝酸钠+50%硝酸钾，熔点220℃，应用温度范围：280-550℃.四、工艺关键点及其影响4.1 化学成分★化学成分对于ADI组织和性能的影响主要有以下三个方面：（1）偏析；（2）等温处理时ADI组织对时间的敏感性；（3）淬透性；★主要化学元素的影响作用简述及建议值：碳元素：碳能稳定奥氏体；含碳量过高会造成石墨漂浮；建议值：3.5-3.7%硅元素：硅在等温淬火转变时抑制碳化物的析出而产生更多的针状铁素体,并且在等温淬火球墨铸铁中含有更高的硅量可以改善韧性和具有较宽的热处理工艺带。

专利名称：一种高弯曲性能奥贝球铁的等温淬火热处理方法专利类型：发明专利
发明人：刘澄,杨晨,赵振波,华高,崔锡锡,高吉成
申请号：CN201610829509.6
申请日：20160918
公开号：CN106367571A
公开日：
20170201
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种高弯曲性能奥贝球铁的等温淬火热处理方法，包括如下步骤：将球墨铸铁在860‑900℃下奥氏体化，并立即在淬火水基悬浮液介质中淬火1‑5s，淬火过程中保持水基悬浮液的流速保持在0.2~0.6m/s；然后在200‑300℃下等温5‑600min；最后空冷至室温。

本发明通过上述热处理方法，热处理后的奥贝球铁仍能达到ADI具有针状贝氏型铁素体(BF)和残余奥氏体(AR)混合基体，并使得ADI的硬度达到HRC53.8，弯曲强度达到1565.6MPa，挠度达到2.1mm。

申请人：扬州大学
地址：225009 江苏省扬州市大学南路88号
国籍：CN
代理机构：南京理工大学专利中心
代理人：邹伟红
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三硝淬火液在泵头体热处理中的应用作者：段晶晶闫鹏飞贾玉章来源：《中国科技博览》2014年第35期[摘要]本文通过介绍泵头体热处理过程中，采用三硝水溶液作为淬火液，有效保证了泵头体较高的抗拉强度和冲击韧性，避免了传统热处理过程中单纯油淬而达不到零件机械性能的情况，同时针对该具体实例，详细分析了三硝水溶液的一些特性，以便对大家今后工作中有一些帮助。

[关键词]三硝淬火液泵头体处理技术中图分类号：TQ051.21 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0024-01我厂是专业的热处理生产厂家，最近承接了一批在油田中应用的零件，我们称之为泵头体，该零件由于用在外部环境相对恶劣，综合工况较差的油田中，并且由于泵体承受较大的压力，因此该零件决定选用高强度钢。

由于热处理的好坏直接影响泵头体的综合机械性能及寿命，故我们针对该零件的热处理工艺进行了反复的研究和试验，以便达到满意的效果。

淬火冷却技术作为热处理工艺过程的重要组成部分，在整个热处理工艺中占十分重要的位置，本文即讨论泵头体热处理过程中的淬火冷却工艺。

1、泵头体的材质及技术要求为满足零件的使用条件，选用高强度合金钢34GrNi3MoV做为泵头体的材料，因为该材料为中碳高强度合金钢，合金含量较多，淬透性好，并且钢的回火稳定性高，回火温度范围较宽（从550℃到660℃），便于调整强度和韧性，调质出来后有良好的综合机械性能。

技术要求见下表：2、淬火介质的选择34GrNi3MoV含合金比较多，是一种优质的合金结构钢，常用的淬火介质为油淬。

由于泵头体体积比较大，有效厚度为350-500mm之间（不同型号有效厚度不同），并且该零件要求抗拉强度达到1020MPa，取样位置在零件表面下30mm处，因此若采用常规的油淬，冷却效果较差，难以保证该零件的抗拉强度等机械性能，并且由于泵头体上有通透的贯穿孔，淬火时极易将沸腾的由通过孔内喷射，造成较大的烟雾且稍有不慎，即可发生火灾，因此我们重新进行了淬火介质的选择，以避免此类问题的发生，结合我公司的实际情况，我们选择了三硝水溶液作为淬火液。

奥-贝球铁的机理和应用
王宏丽
【期刊名称】《山西煤炭管理干部学院学报》
【年(卷),期】2008(021)001
【摘要】论述了奥一贝球铁的理论研究、工艺要点及工业应用情况.
【总页数】2页(P156-157)
【作者】王宏丽
【作者单位】山西省煤炭地质144勘查院,山西,洪洞,041600
【正文语种】中文
【中图分类】TG143
【相关文献】
1.三硝水分级在奥贝球铁等温淬火工艺中的应用 [J], 林韶华
2.奥-贝球铁在压铸机冲头上的应用 [J], 彭乾峰;张立文
3.奥贝球铁蜗轮在阀门电动装置上的应用 [J], 唐涛
4.奥贝球铁(ADI)材料在球磨机上的应用 [J], 王忠雷
5.浅谈奥贝球铁及其应用 [J], 冯云喜
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收稿日期:2005212209; 修订日期:2006201220基金项目:湖南省教育厅项目(编号:03C507)作者简介:王振生(19782　),吉林省吉林市人,硕士.从事钢铁冶炼及热处理研究.Em ail :zhsh_w @铸造技术FOUNDR Y TECHNOLO GY Vol.27No.4Apr.2006硅锰合金化奥贝球铁的热处理工艺研究王振生1,2,张厚安1,张光业1,彭成章1,吕立华2(1.湖南科技大学机电工程学院,湖南湘潭411201;2.重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044)摘要:研究了水+油双液淬火→等温回火的连续冷却热处理工艺对铸件力学性能、残余奥氏体含量、淬透性以及贝氏体组织形貌的影响。

实验结果表明:贝氏体首先以细针状从石墨2基体边缘析出,最终基体组织为大量贝氏体和少量残余奥氏体;随着等温回火温度的升高,铸件的σb 降低,αk 升高,硬度先降低后升高,残余奥氏体含量先升高后降低,在380℃,铸件硬度最低,残余奥氏体含量最高;淬透性与等温回火温度无关。

关键词:奥贝球铁;等温回火;淬透性中图分类号:T G143.5;T G156 文献标识码:A 文章编号:100028365(2006)0420354203S t u d y o n He a t Tr e a t me nt Pr o c e s s of Aus t e nit e 2B ai nit e S p he r oi d alGr ap hit e Ir o n All o y e d wit h Sili c o n a n d Ma n g a ne s eWANG Zhen 2sheng 1,2,ZHANG H ou 2an 1,ZHANG G u ang 2ye 1,PENG Cheng 2zhang 1,L V Li 2hua 2(1.College of Electromechanical E ngineering ,H u ’nan U niversity of Science and T echnology ,Xiangtan 411201,China ;2.College of Materials Science and E ngineering ,Chongqing U niversity ,Chongqing 400044,China)Abs t rac t :The effect of the heat treatment proce ss of water 2oil quench and isothermal temper on themechanical propertie s ,re sidual austenite fraction ,hardenability and the morphology of bainite phase in the austenite 2bainite spheroidal graphite iron was inve stigated.The re sults reveal that the needle 2like bainite phase precipitate at the interface of graphite 2matrix and the final micro structure s are the large amount of the bainite phase and the minor re sidual austenite phase.With the increase of isothermal tempering temperature ,σb decrease s ,whereas A k increase s ;the hardne ss decrease s primarily ,followed by increase s ;the fraction of the re sidual austenite increase s primarily ,then decrease s.At 380℃,the hardne ss is the lowe st and the re sidual austenite content is the large st.The hardenability is irrelevant to the isothermal tempering temperature.Ke y w ords :Austenite 2bainite spheroidal graphite iron ;Isothermal tempering ;Hardenability 要稳定地获得奥贝组织,对于壁厚≥20mm 的铸件必须添加诸如Ni 、Cu 和Mo 等合金元素来提高它的淬透性[1],这使成本增加,因而阻碍了它的推广应用。

奥贝球铁(ADI)等温淬火连续生产线摘要：本文介绍了奥贝球铁(ADI)等温淬火连续生产线的工艺流程和设备配置，分析了该生产线的优点和应用前景，同时探讨了在实际生产中遇到的问题及解决方法。

通过实验验证，证明了该连续生产线能够满足ADI的生产需求，提高了生产效率和产品质量。

关键词：奥贝球铁(ADI)；等温淬火；连续生产；优点；应用前景；问题解决正文：一、引言奥贝球铁(ADI)是一种新型的高性能材料，在汽车、机械、航空航天等领域得到广泛应用。

ADI具有高强度、高硬度、高韧性和良好的阻尼性能等优点，但传统的生产工艺需要多次处理，生产效率低，成本高。

为此，研究开发了ADI等温淬火连续生产线，能够满足生产的需求。

二、工艺流程该生产线主要包括铸造、等温淬火、热处理和最终加工等步骤。

其中，铸造采用真空铸造或压力铸造，制备出ADI毛坯。

等温淬火是该生产线的核心工艺，将毛坯加热至Austenite区，等温保温，然后急速冷却至贝氏体区。

热处理是通过高温回火或的退火处理，调节ADI材料的硬度和韧性，最终加工则通过机械加工或表面处理等方法进行。

三、设备配置该生产线主要包括：真空或压力铸造设备、等温淬火炉、热处理炉、自动化输送系统、质量检验设备等。

其中，等温淬火炉采用先进的控温系统，保证温度控制精度高，急冷系统采用液氮等媒介，快速降温速率能够达到50℃/s以上。

四、优点和应用前景①生产效率高：该生产线可以实现自动化连续生产，缩短生产周期，提高生产效率。

②产品性能优良：针对不同要求，可以进行适当的热处理和淬火，从而提高产品的硬度、韧性和阻尼性能。

③应用前景广泛：ADI具有强度高、韧性好、耐磨性能强等优点，可广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域，具有发展潜力。

五、问题与解决在实际生产中，主要遇到以下问题：①等温淬火温度不均匀：采用高精度温控系统和优化的急冷方式，解决了这一问题。

②等温保温时间难以控制：采用先进的生产管理系统，实现对等温保温时间的精确控制。

奥贝球铁件组织、性能与热处理方法简介近两年计量理化室陆续接到材料牌号为A-B QT900-7（奥贝球铁）的铸铁件在安装过程或售后出现质量问题的情况反馈，要求理化室进行失效分析，如：左下支架—第二前减震器。

分析过程中我们发现相关部门及配套生产厂对该牌号铸铁了解甚少，实际送来检验的失效件都是普通球铁（铁素体球铁），没有一例是奥贝球铁。

下面我将对奥贝球铁材料的组织、性能及热处理方法做一简单介绍。

一、奥贝球铁：奥贝球铁是铸造业技术发展的趋势，因其综合机械性能远超现有同类材料，大幅度地降低材料消耗，提高产品质量和寿命，同时价格与同类钢件相比低很多，所以欧美等发达国家已在汽车关键零部件、机械矿山、火车零部件等领域广泛应用。

我们遇到的A-B QT900-7牌号，只是奥贝球铁的一种。

“A-B”是奥氏体和贝氏体组织的简称，表明该球铁的基体组织为奥氏体+贝氏体，以示与其它球铁的区别；“QT 900-7”表明该牌号的球铁抗拉强度要达到900N/mm2以上，延伸率达到7%以上。

我厂常用的铁素铁球铁抗拉强度在450 N/mm2左右，延伸率在10%-15%。

由此可见，奥贝球铁材料具有较高的抗拉强度，较好的综合力学性能。

二、奥贝球铁的热处理工艺：球墨铸铁的一个优点就是可以像钢一样利用各种热处理方法改善金属基体组织，达到提高机械性能的目的。

奥贝球铁就是在铸造得到球墨铸铁后，又对球墨铸铁进行了等温淬火热处理后得到的。

等淬热处理使球墨铸铁的基体组织由铁素铁+珠光体转变成奥氏体+贝氏体，从而提高了机械性能。

奥贝球铁的热处理工艺一般是：在900℃左右保温一段时间，使基体组织奥氏体化，然后再在300℃左右温度等温一段时间（一般在硝盐炉中进行等淬），然后空冷完成的。

不同牌号的奥贝球铁等淬温度不同。

三、奥贝球铁件的质量检验：目前对奥贝球铁件的质量检验，我们依据的是集团公司标准Q/CAYJS-25-1998《奥氏体-贝氏体球墨铸铁铸件技术条件》。

淬火工艺、淬火介质及实例内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc 加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.淬火工艺是将钢加热到 AC3 或 AC1 点以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体和（或）贝氏体组织的热处理工艺。

淬火的目的是提高硬度、强度、耐磨性以满足零件的使用性能。

淬火工艺应用最为广泛，如工具、量具、模具、轴承、弹簧和汽车、拖拉机、柴油机、切削加工机床、气动工具、钻探机械、农机具、石油机械、化工机械、纺织机械、飞机等零件都在使用淬火工艺。

（1）淬火加热温度淬火加热温度根据钢的成分、组织和不同的性能要求来确定。

亚共析钢是 A C3+（30～50℃）；共析钢和过共析钢是 AC1+（30～50℃）。

亚共析钢淬火加热温度若选用低于 AC3 的温度，则此时钢尚未完全奥氏体化，存在有部分未转变的铁素体，淬火后铁素体仍保留在淬火组织中。

铁素体的硬度较低，从而使淬火后的硬度达不到要求，同时也会影响其他力学性能。

若将亚共析钢加热到远高于 AC3 温度淬火，则奥氏体晶粒回显著粗大，而破坏淬火后的性能。

所以亚共析钢淬火加热温度选用 AC3+（30～50℃）这样既保证充分奥氏体化，又保持奥氏体晶粒的细小。

过共析钢的淬火加热温度一般推荐为 AC1+（30～50℃）。

在实际生产中还根据情况适当提高 20℃左右。

在此温度范围内加热，其组织为细小晶粒的奥氏体和部分细小均匀分布的未溶碳化物。

淬火后除极少数残余奥氏体外，其组织为片状马氏体基体上均匀分布的细小的碳化物质点。

这样的组织硬度高、耐磨性号，并且脆性相对较少。

过共析钢的淬火加热温度不能低于 AC1，因为此时钢材尚未奥氏体化。

若加热到略高于 AC1 温度时，珠光体完全转变承奥氏体，并又少量的渗碳体溶入奥氏体。

课题名称Cr奥贝球铁应用的试验研究系部材料工程系专业材料成型及控制工程班级T733-1学号20070330119姓名盛兴涛指导教师饶群章2011 年 3 月 10 日一．课题的来源、目的要求、意义1-1 课题来源：液态成型的浇注过程中应用的螺旋推进式随流孕育装置，由于结构不合理，零件易磨损影响给料精度，孕育的质量得不到保证且能耗大，现结合科研进行新的设计。

1-2 目的和意义：本课题是奥贝球铁材料和消失模铸造技术的一个实际应用。

我们通过实际的装置的选材以及实际生产，既能够掌握消失模铸造技术的基本工艺流程，又能检验奥贝球铁良好的力学性能，而且能够积累实际的生产经验，对将来的发展有较大帮助。

同时这也可以完善实验设备，有利于改善液态金属的质量，保证铸件质量，促进实验室建设。

二．奥贝球铁及消失模铸造技术的发展及应用2-1 奥贝球铁的发展及应用奥贝球铁是球墨铸铁经奥氏体化等温淬火处理后获得的球铁。

其强度和伸长率远远超过普通球墨铸铁。

因此各国都对其进行了深入广泛的研究。

奥贝球铁是由其特殊的热处理工艺而获得奥贝组织而得名，国内则广泛地称为奥贝球铁。

与普通基体的球铁相比，它具有强度，塑性和韧性都很高的综合性能。

此外，奥贝球铁还具有比普通球铁高的冲击韧性，尤其具有高的弯曲疲劳性能和良好的耐磨性，可用于替代某些锻钢件和普通球铁不能胜任的部件，如承受高载荷的齿轮，曲轴，连杆及凹轮轴等，为此受到广泛的重视，被视为70年代以来铸铁冶金领域的重大突破。

2-2 消失模铸造技术的发展及应用消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸件尺寸形状相同的泡沫模样粘结组合成模样簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模样气化，液体金属占据模样位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。

与砂型铸造相比，消失模具有以下特点：1.铸件精度高消失模铸造是一种近无余量、精确成型的新工艺,该工艺无需取模、无分型面、无砂芯,因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度,并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差。