球墨铸铁正火工艺
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球墨铸铁正火工艺规范(精)
球墨铸铁正火工艺规范
规范金相组织备注
织均匀性，改善可加工性，提高强度、硬度、耐磨性或口及游离渗碳体珠光体+少量铁素体（牛眼状）
复杂铸件
珠光体+少量铁素体（牛眼状）复杂铸件正火后需要回火
高的综合力学性能，特别是塑性和韧性珠光体+（碎块状或条块状）铁素体+球状石墨
复杂铸件
珠光体+（碎块状或条块状）铁
素体+球状石墨
复杂铸件正火后需要回火
珠光体+（碎块状或条块状）铁素体+球状石墨
铸态如存过量自由渗碳体时，在正火前需经高温石墨化退火 复杂铸件正火后需要回火。
球 墨 铸 铁
图1-11 球墨铸铁高温正火工艺曲线
2）低温正火
球墨铸铁
一般将铸件加热到820 ℃～860 ℃，保温1～4 h， 然后出炉空冷，获得珠光体 和分散铁素体的球墨铸铁。 低温正火后的铸件的塑性和 韧性提高了，但强度比高温 正火略低，其工艺曲线如图 1-12所示。
图1-12 球墨铸铁低温正火工艺曲线
球墨铸铁
球墨铸铁
图1-9 球墨铸铁低温石墨化退火工艺曲线
球墨铸铁
3）高温石墨化退火
由于球墨铸铁白口倾向较大，因而铸态组织中往往 出现自由渗碳体，为了获得铁素体球墨铸铁，需要进行 高温石墨化退火。
高温石墨化退火工艺是将铸件加热到900 ℃～950 ℃，保温2～4 h，使自由渗碳体石墨化，然后炉冷至 600 ℃，再出炉空冷，其工艺曲线如图1-10所示。
球墨铸铁
2）低温石墨化退火
当铸态基体组织为珠光体+铁素体而无自由渗 碳体存在时，为了获得塑性、韧性较高的铁素体球 墨铸铁，可进行低温石墨化退火。
低温石墨化退火工艺是将铸件加热到共析温度 范围附近，即720 ℃～760 ℃，保温2～8 h，使铸 件发生第三阶段石墨化，然后炉冷至600 ℃，再出 炉空冷，其工艺曲线如图1-9所示。
球墨铸铁的化学成分为ωC=3.6％～3.9％，ωSi=2.0％ ～2.8％，ωMn=0.6％～0.8％，ωS<0.04%，ωP<0.1％， ωMg=0.03％～0.05％。与灰铸铁相比，球墨铸铁的碳、硅 含量较高，有利于石墨球化。
球墨铸铁
2. 球墨铸铁的显微组织
球墨铸铁按其基体组 织不同，可分为铁素体球 墨铸铁、铁素体+珠光体 球墨铸铁和珠光体球墨铸 铁三种，它们的显微组织 如图1-8所示。
球墨铸铁除了能采用上述热处理工艺外，还可以采用表面强化处 理，如表面淬火和渗氮等。
灰铁、球铁热处理工艺指导书
铸件热处理工艺指导书1.灰铸铁的退火、正火热处理工艺1.1消除内应力退火（人工时效）工艺灰铸铁消除内应力退火(人工时效）热处理工艺适用范围1.较薄、故冷却速度较快的灰铁件；2.形状复杂、截面变化较大的铸件;3。
需进行机加工的大型铸件；4。
经过少量焊修，因而局部积累些许焊应力的铸件.＊加热温度越高，应力消除越快。
但温度过高，则易发生石墨化与珠光体球化而使性能降低，尤其是含Si 量较高时；＊保温时间一般按炉内铸件平均壁厚的5min/mm计算。
形状复杂的铸件，要以75～100℃/h的速率缓慢加热；＊保温时间终了，以30~50℃/h的速率在炉内缓冷，冷却至150～200℃出炉冷却（空冷).1.2软化退火和正火工艺灰铸铁软化退火和正火热处理工艺适用范围＊保温时间一般按炉内铸件平均壁厚的5min/mm计算。
形状复杂的铸件，要以75～100℃/h的速率缓慢加热.2.球墨铸铁的退火、正火（+回火）和调质热处理工艺2.1 高温退火当铸态组织为铁素体+珠光体+渗碳体+石墨时，必须采用高温退火工艺：适用范围1。
获得铁素体球墨铸铁；2.分解渗碳体和珠光体，提高机械性能；3.改善加工性能，使工件容易加工且不易变形。
＊退火温度越高，渗碳体组织分解速度越快，白口现象越易消除.但温度过高将使铸件机械性能反而变坏，发生变形和表面氧化失碳，故须严格控制温度上限。
* 保温时间也可按炉内铸件每15mm的有效厚度、需要保温1~2h计算,铸件白口深度大、渗碳体组织成分多时，应适当增加保温时间。
＊形状复杂的铸件，要以75~100℃/h的速率缓慢加热。
保温终了，以60~80℃/h的速率在炉内缓冷，至600℃后出炉空冷。
2.2 低温退火当铸态组织为铁素体+珠光体+石墨(没有渗碳体）时，只需采用低温退火工艺：球墨铸铁低温退火热处理工艺适用范围1。
获得铁素体球墨铸铁；2。
分解渗碳体和珠光体，提高机性能;3。
改善加工性能。
* 保温时间也可按炉内铸件每15mm的有效厚度、需要保温1～2h计算;＊形状复杂的铸件，要以75～100℃/h的速率缓慢加热。
球墨铸铁的淬火退火回火正火热处理分析
球墨铸铁的淬火退火回火正火热处理分析球墨铸铁的淬火退火回火热处理为改善铸铁件整体性能常有消除白口退火，提高韧性的球墨铸铁退火，提高球墨铸铁强度的正火、淬火等。
1.球墨铸铁的淬火并回火处理球墨铸造件作为轴承需要更高的硬度，常将铸铁件淬火并低温回火处理。
工艺是：铸件加热到860-900℃的温度，保温让原基体全部奥氏体化后再在油或熔盐中冷却实现淬火，后经250-350℃加热保温回火，原基体转换为回火马氏体及残留奥氏体组织，原球状石墨形态不变。
处理后的铸件具有高的硬度及一定韧性，保留了石墨的润滑性能，耐磨性能更为改善。
球墨铸铁件作为轴类件，如柴油机的曲轴、连杆，要求强度高同时韧性较好的综合机械械性能，对铸铁件进行调质处理。
工艺是：铸铁件加热到860-900℃的温度保温让基体奥氏体化，再在油或熔盐中冷却实现淬火，后经500-600℃的高温回火，获得回火索氏体组织(一般尚有少量粹块状的铁素体)，原球状石墨形态不变。
处理后强度，韧性匹配良好，适应于轴类件的工作条件。
2.提高韧性的球墨铸铁退火球墨铸铁在铸造过程中此普通灰口铸铁的白口倾向大，内应力也较大，铸铁件很难得到纯粹的铁素体或珠光体基体，为提高铸铁件的延性或韧性，常将铸铁件重新加热到900-950℃并保温足够时间进行高温退火，再炉冷到600℃出炉变冷。
过程中基体中的渗碳体分解出石墨，自奥氏体中析出石墨，这些石墨集聚于原球状石墨周围，基体全转换为铁素体。
若铸态组织由(铁素体＋珠光体)基体，以及球状石墨组成，为提高韧性，只需将珠光体中渗碳体分解转换为铁素体及球状石墨，为此将铸铁件重新加热到700-760℃的共析温度上下经保温后炉冷至600℃出炉变冷。
3.提高球墨铸铁强度的正火球墨铸铁正火的目的是将基体组织转换为细的珠光体组织。
工艺过程是将基体为铁素体及珠光体的球墨铸铁件重新加热到850-900℃温度，原铁素体及珠光体转换为奥氏体，并有部分球状石墨溶解于奥氏体，经保温后空冷奥氏体转变为细珠光体，因此球墨铸件的强度提高。
球墨铸铁正火目的及后处理
球墨铸铁铸件生产技术课程
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
观
球墨铸铁铸件生产技术课程
高温正火的零件，由于冷却速度大，特别是复杂铸件，壁厚不均匀，容易产生内应力。
抗高拉温强 正度火（的k零g/件m，m2由）于冷却速度大，特别是复杂铸件，壁厚不均匀，容易图产1生内正应力火。后回火温度对硬度的影响
正火是为了提高铸件的强度，增加它的硬度，使之变得强韧有力。 回火的目的是消除正火产生的内应力，改善材料韧度。
注：试件的化学成分：碳％，矽％，锰％。
表1 铸件正火前后的机械性能
抗95拉0℃强（度保（炉温kg3/空hm）m正2冷）火以，后 避免出现回火脆性。
球墨铸铁正火目的及后处理
回火硬度受到回火温度的影 铸件回火是指正火在500~600℃保温2~4h后迅速出炉空冷，避免出现回火脆性。
注：试件的化学成分：碳％，矽％，锰％。
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
球墨铸铁正火目的及后处理
制作人：郭静静 榆林职业技术学院
球墨铸球铁墨铸铸铁件铸生件产生产技技术术课课程程
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
正火是为了提高铸件的强度，增加它的硬度，使之变得强韧有力。
表1说明了这一点。 表1 铸件正火前后的机械性能
球墨铸铁铸件生产技术课程
抗正拉火强 是职度为业（了教k提g/育高m铸m材2件料）的成强型度与，增控加制它技的术硬专度业，使教之学变资得强源韧库有力。
图1 正火后回火温度对硬度的影响
高温正火的零件，由于冷却速度大，特别是复杂铸件，壁厚不均匀，容易产生内应力。
回火的目的是消除正火产生的内应力，改善材料韧度。
球墨铸铁的焊接工艺
球墨铸铁的焊接工艺。
焊接工艺如下：
⑴气焊焊丝采用型号为RZCQ型球墨铸铁焊丝（牌号HS402），熔剂采用CJ201。
火焰采用还原焰，结构复杂的铸件或大铸件须采用热焊，预热温度600～700℃，焊后缓冷。
焊后铸件可进行两种热处理：
正火：随炉升至900～920℃保温1～2h，出炉空冷。
退火：随炉升至900～920℃保温1～2h，随炉冷至550℃，保温1h，出炉空冷。
⑵手弧焊采用同质焊缝时，焊条可选用型号为EZCQ 铁基球墨铸铁焊条，目前有两种牌号，一是铸铁芯强石墨化型，焊条直径为4～10mm，牌号为Z258；二是低碳钢芯强石墨化焊条，牌号为Z238，焊前应将焊件预热至500℃左右，焊后保温缓冷，经退火焊补处有可能进行切削加工（硬度200HBS）。
焊接时采用大电流、连续焊工艺，焊接电流可按焊条直径的36～60倍选取。
采用异质焊缝时，焊条选用EZNiFe（Z408）和EZV （Z116、Z117）。
焊接时应遵守冷焊焊接工艺，焊后能进行切削加工，但焊缝有一定的热裂倾向。
球墨铸铁 热处理硬度
球墨铸铁热处理硬度1. 球墨铸铁简介球墨铸铁，又称球墨铸造铁、球墨铸造铁、球墨铸铁、球化铸铁等，是一种具有高强度、高韧性和良好的耐磨性的铸铁材料。
它是在铸铁中加入一定量的镁和稀土元素，通过球化处理使铸铁中形成球状石墨，从而改善了铸铁的性能。
球墨铸铁相比于普通铸铁具有更好的韧性和抗冲击性能，同时也具有较高的强度和硬度。
这使得球墨铸铁在许多领域得到广泛应用，如汽车制造、机械制造、矿山机械、农业机械等。
2. 球墨铸铁的热处理热处理是通过加热和冷却的方式改变材料的组织结构和性能。
对于球墨铸铁来说，热处理可以改变其硬度和强度，从而满足不同应用的要求。
球墨铸铁的热处理通常包括退火、正火和淬火等过程。
2.1 退火处理退火是将球墨铸铁加热到一定温度，然后缓慢冷却的过程。
退火处理可以消除球墨铸铁中的应力，并改善其韧性和可加工性。
退火温度通常在800℃-900℃之间，保温时间根据球墨铸铁的厚度和尺寸而定。
退火后，球墨铸铁的硬度会降低，但其韧性和可加工性会得到改善。
2.2 正火处理正火是将球墨铸铁加热到一定温度，然后迅速冷却的过程。
正火处理可以增加球墨铸铁的硬度和强度。
正火温度通常在900℃-950℃之间，保温时间根据球墨铸铁的厚度和尺寸而定。
正火后，球墨铸铁的硬度会增加，但其韧性和可加工性会降低。
2.3 淬火处理淬火是将球墨铸铁加热到一定温度，然后迅速冷却的过程。
淬火处理可以使球墨铸铁的组织结构发生变化，形成硬质的马氏体组织，从而显著提高其硬度和强度。
淬火温度通常在950℃-1000℃之间，冷却介质可以选择水、油或盐等。
淬火后，球墨铸铁的硬度会显著提高，但其韧性和可加工性会降低。
球墨铸铁的硬度是评价其性能的重要指标之一。
硬度测试可以通过多种方法进行，如布氏硬度测试、洛氏硬度测试和维氏硬度测试等。
3.1 布氏硬度测试布氏硬度测试是常用的一种硬度测试方法。
它通过在被测材料上施加一定负荷，然后测量压痕的直径来计算硬度值。
球墨铸铁技术介绍
• QTσ0.2/σb=0.7-0.8，钢 σ0.2/σb= 0.3-0.57
弹性模量：159,000~172,000MPa
➢ 球墨铸铁的弹性模量随球化率的降低而降低。
球墨铸铁的验收
➢ 以抗拉强度和延伸率两个指标作为验收依据。 ➢ 生产工艺稳定的条件下，可根据硬度值进行验收。
硬度与强度的对应关系必须建立在球化合格，化学成 分、孕育稳定的基础上。
的基体类型。
焊补性
➢ 球墨铸铁不能焊接，只能焊补。
➢ 球墨铸铁中稀土镁合金含量较高时，在焊缝和近焊 缝区易产生白口或马氏体组织，形成内应力和裂 纹。
➢ 国家标准GB/T10044－1988规定了适用于球墨铸 铁焊补用的焊条，按照要求，可获得高强度珠光体 基体球墨铸铁的焊缝。
9
铁素体球墨铸铁（F体高韧性）
➢ 铸造工艺合理稳定，为保证性能，规定按硬度验收 时，必须检验金相组织，其球化率不得低于4级。
➢ 即使硬度和球化合格，由于基体其中存在渗碳体、 磷共晶、高硅固溶强化等，强度和韧性也可能达不 到要求。
➢ 生产工艺不稳定时，不能根据硬度值验收。
13
冲击韧度
➢ 铁素体球墨铸铁由于含硅量变化，贝氏体球墨铸铁 由于上、下贝氏体及奥氏体数量变化，冲击韧度的 变化范围较大。
强度和塑性
➢ 球墨铸铁的强度和塑性主要取决于基体组织
• 下贝氏体B下或回火马氏体M回强度最高； • 其次是上贝氏体B上、索氏体S体、珠光体P体、F体； • 铁素体增多，强度下降，延伸率增加； • 奥氏体或铁素体强度较低，塑性较好。
➢ 球墨铸铁的屈服点σ0.2高，超过正火45钢 ➢ 比强度σ0.2/σb也高于钢
布氏硬度HBS
四种退火球墨铸铁的高温硬度
180
弹性模量：159,000~172,000MPa
➢ 球墨铸铁的弹性模量随球化率的降低而降低。
球墨铸铁的验收
➢ 以抗拉强度和延伸率两个指标作为验收依据。 ➢ 生产工艺稳定的条件下，可根据硬度值进行验收。
硬度与强度的对应关系必须建立在球化合格，化学成 分、孕育稳定的基础上。
的基体类型。
焊补性
➢ 球墨铸铁不能焊接，只能焊补。
➢ 球墨铸铁中稀土镁合金含量较高时，在焊缝和近焊 缝区易产生白口或马氏体组织，形成内应力和裂 纹。
➢ 国家标准GB/T10044－1988规定了适用于球墨铸 铁焊补用的焊条，按照要求，可获得高强度珠光体 基体球墨铸铁的焊缝。
9
铁素体球墨铸铁（F体高韧性）
➢ 铸造工艺合理稳定，为保证性能，规定按硬度验收 时，必须检验金相组织，其球化率不得低于4级。
➢ 即使硬度和球化合格，由于基体其中存在渗碳体、 磷共晶、高硅固溶强化等，强度和韧性也可能达不 到要求。
➢ 生产工艺不稳定时，不能根据硬度值验收。
13
冲击韧度
➢ 铁素体球墨铸铁由于含硅量变化，贝氏体球墨铸铁 由于上、下贝氏体及奥氏体数量变化，冲击韧度的 变化范围较大。
强度和塑性
➢ 球墨铸铁的强度和塑性主要取决于基体组织
• 下贝氏体B下或回火马氏体M回强度最高； • 其次是上贝氏体B上、索氏体S体、珠光体P体、F体； • 铁素体增多，强度下降，延伸率增加； • 奥氏体或铁素体强度较低，塑性较好。
➢ 球墨铸铁的屈服点σ0.2高，超过正火45钢 ➢ 比强度σ0.2/σb也高于钢
布氏硬度HBS
四种退火球墨铸铁的高温硬度
180
qt500-7球墨铸铁标准
QT500-7是一种球墨铸铁标准，其中QT代表球墨铸铁，500表示抗拉强度为500MPa，7表示石墨等级。
球墨铸铁是一种通过球化处理而获得球状石墨的铸铁材料，具有较高的强度和韧性。
QT500-7球墨铸铁的化学成分、机械性能、热处理工艺等方面都有相应的标准规定。
以下是一些主要方面的标准要求：
1. 化学成分：QT500-7球墨铸铁的化学成分应符合GB/T 1499.1-2007《球墨铸铁件》标准中的要求，其中C含量为3.5%-4.0%，Si含量为
2.0%-
3.0%，Mn含量为0.30%-0.60%，P含量不大于0.10%，S含量不大于0.05%。
2. 机械性能：QT500-7球墨铸铁的抗拉强度不小于500MPa，抗拉强度极限不小于400MPa，延伸率不小于2%。
3. 热处理工艺：QT500-7球墨铸铁的热处理工艺一般采用退火或正火，以获得较好的力学性能和铸造性能。
铸件热处理工艺及作业指导书主
铸件热处理工艺及作业指导书主This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020前提：本作业指导书系建蓓铸造有限公司的核心工艺文件之一。
它针对公司产品实现的第三个特殊过程(见《公司质量手册》章节号之4.1.7)提出了系统完整的操作、控制规定，必须得到充分严格贯彻执行。
本作业指导书所取参数，主要源于化工出版社的《钢铁热处理实用技术》。
* 本作业指导书中打“*”并用楷体注明的文字，是警/提示内容，也可作为执行条款。
1.灰铸铁的退火、正火热处理工艺1.1消除内应力退火(人工时效)工艺灰铸铁消除内应力退火(人工时效)热处理工艺适用范围1.较薄、故冷却速度较快的灰铁件；2.形状复杂、截面变化较大的铸件；3.需进行机加工的大型铸件；4.经过少量焊修，因而局部积累些许焊应力的铸件。
* 加热温度越高，应力消除越快。
但温度过高，则易发生石墨化与珠光体球化而使性能降低，尤其是含Si量较高时；* 保温时间一般按炉内铸件平均壁厚的5min/mm计算。
形状复杂的铸件，要以75~100℃/h的速率缓慢加热；* 保温时间终了，以30~50℃/h的速率在炉内缓冷，冷却至150~200℃出炉冷却(空冷)。
1.2软化退火和正火工艺灰铸铁软化退火和正火热处理工艺适用范围3.正火工艺适用于对材质有硬度要求的铸件，退火工艺适用于对材质有韧性要求的铸件；4.经过较多焊修，因而积累较大焊应力的铸件。
* 保温时间一般按炉内铸件平均壁厚的5min/mm计算。
形状复杂的铸件，要以75~100℃/h的速率缓慢加热。
2.球墨铸铁的退火、正火(+回火)和调质热处理工艺高温退火当铸态组织为铁素体+珠光体+渗碳体+石墨时，必须采用高温退火工艺：适用范围1.获得铁素体球墨铸铁；2.分解渗碳体和珠光体，提高机械性能；3.改善加工性能，使工件容易加工且不易变形。
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球墨铸铁正火作业指导书
一、准备:
1、热处理电阻炉完整、清洁、正常。
2、待处理铸件的尺寸符合热处理电阻炉的规定。
3、待处理铸件清洁，无油污、锈斑。
4、工装吊具完好。
5、劳保用品齐全。
二、要求：
1.把铸件小心装入冷炉中，如果必须装入热炉中，则装炉温度应在200℃以下。
2.装炉时应把铸件平放在台车上，使其在炉温升高时不致发生变形。
如果需要堆放，则要求压在铸件的上面的重量尽可能均匀分布。
3.升温：装炉后，再次确认设备正常后，进行送电升温。
升温速度应根据铸件的重量结构复杂程度而定，升温速度太快，可能引起铸件开裂。
一般选用50～100℃/h,薄壁件升温速度应不大于60℃/h。
4.保温：温度达到规范要求后进行保温，保温时间见工艺要求，但必须使铸件各部分温度加热到所需温度，使残留应力通过塑性变形而消除。
5.冷却：保温结束后进行冷却，冷却速度必须缓慢，以防止铸件各部分温差过大而产生新的残留应力。
冷却速度应不大于100℃/h。
6.出炉：当温度降到500～600℃时关闭加热器电源，打开炉门，开出台车，铸件出炉冷却至室温。
7.出炉后的铸件不得使用风机吹，更不准用水激冷。
三、正火工艺：
三、去应力退火工艺
编制：审核：批准：。