灰铸铁件无热处理工艺探讨

灰铸铁缺陷及预防措施灰铸铁是一种常见的铸造材料，具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和机械性能。

然而，由于生产过程中的各种因素，灰铸铁可能会出现一些缺陷，这些缺陷可能会对其性能和使用寿命产生负面影响。

为了确保灰铸铁的质量，需要采取一些预防措施来减少缺陷的发生。

一、灰铸铁常见的缺陷类型1. 气孔：气孔是灰铸铁中最常见的缺陷之一。

它们是由于铁液中的气体无法完全排出而形成的。

气孔可能会导致灰铸铁的强度和密封性下降。

2. 夹杂物：夹杂物是指灰铸铁中的杂质，如硫化物、氧化物和金属夹杂物等。

这些夹杂物可能会降低灰铸铁的强度和韧性。

3. 砂眼：砂眼是灰铸铁表面上的小孔洞，通常由于铸造过程中的砂芯或砂模不完全填充而形成。

砂眼可能会导致灰铸铁的表面粗糙和不均匀。

4. 疏松：疏松是指灰铸铁中的孔隙和松散区域。

它们可能是由于铸造过程中的不均匀冷却或金属凝固不完全而形成的。

疏松可能会降低灰铸铁的强度和韧性。

5. 热裂纹：热裂纹是指在灰铸铁冷却过程中产生的裂纹。

它们可能是由于冷却速度过快或金属组织的不均匀收缩而形成的。

热裂纹可能会导致灰铸铁的破裂和失效。

二、预防灰铸铁缺陷的措施1. 优化铁液成分：合理控制铁液的成分可以减少灰铸铁中的缺陷。

例如，控制硫和氧含量，避免夹杂物的形成。

此外，添加一些合适的合金元素，如镍、铜和钼等，可以提高灰铸铁的性能。

2. 控制浇注温度和速度：合理控制浇注温度和速度可以减少气孔和疏松的形成。

温度过高或过低都会对灰铸铁的质量产生不利影响。

此外，控制浇注速度可以减少砂眼的发生。

3. 优化砂芯和砂模设计：合理设计砂芯和砂模可以减少砂眼和热裂纹的形成。

确保砂芯和砂模完全填充，并避免过度收缩和应力集中。

4. 控制冷却速度：合理控制灰铸铁的冷却速度可以减少热裂纹的形成。

可以采用适当的冷却介质和冷却时间来控制冷却速度。

5. 加强质量检测：对灰铸铁进行严格的质量检测可以及早发现和排除缺陷。

常用的检测方法包括金相显微镜检测、超声波检测和磁粉检测等。

专科毕业设计（论文）设计题目：灰口铸铁补焊技术的探究系部：船舶与港口工程系专业：焊接技术及自动化班级：焊接XXXXXX 姓名： XXX 学号： XXXXX指导教师： XX 职称： XXX2012年6月目录目录 (I)摘要 (II)Abstract (III)1 引言 (1)2 铸铁的分类及其特点 (1)3 灰铸铁的焊接性 (3)3.1 焊接接头的白口及淬硬组织 (3)3.2 焊接接头裂纹 (5)4 灰铸铁的补焊接工艺 (8)4.1 同质焊缝的焊条电弧焊 (8)4.2 异质焊缝的电弧冷焊 (12)5 铸铁件补焊实例 (15)5.1 煤气发生炉的补焊 (15)5.2 机车摇臂补焊 (16)结论 (18)致谢 (19)参考文献 (20)摘要在工业生产中，由于铸铁的性能以及其生产成本低廉，因此在重型机械的零部件铸造中得到广泛的应用。

本文主要鉴于铸铁零部件在生产现场的使用过程中不可避免的会出现局部损坏或者断裂，考虑到经济效益，为节省更换零件的时间，只能采用补焊技术对损坏的铸铁零件进行修复，从而在分析灰口铸铁焊接性和特点的基础上，对灰口铸铁材料的补焊工艺和具体操作技术和方法给予较为详细的介绍，并且通过对某些铸铁工件的修补为实例，对焊工在对铸铁现场施焊技术的提高有非常大的参考价值。

关键词：铸铁零件；补焊工艺；修复。

AbstractIn industrial production, because of the performance and low production costs, the cast iron has been widely used in heavy machinery parts casting. This thesis is mainly in view of the inevitable partial damage or fracture that the cast iron parts will bring in the process of using in the production site. Considering the economic benefits, in order to save the time of replacement parts, we can only use welding technology to repair the damaged cast iron parts, which gives a more detailed introduction to the gray welding technology of cast iron materials and the operating techniques and methods on the basis of the analysis of gray cast iron welding properties and characteristics. Besides, taking the repair of some of the cast iron workpiece as examples provides valuable insight for welder to the improve the welding technology in cast iron field.Key words:Cast iron parts；Welding process；Repaired1 引言铸铁是碳当量大于2%的铁碳合金，工业铸铁的碳当量在2%～4%，铸铁中除了铁和碳以外，含有Si、Mn、P、S等元素，这些元素含量都比碳钢高，在某些特殊用途的合金铸铁中，根据需要还加入Cu、Mg、Ni、Mo、或者Al等合金元素。

在灰铸铁件生产中，常见的铸件缺陷有：气孔、成分与性能不合格、热裂与冷裂、缩孔与缩松、渣眼与铁豆、冷隔与浇不足、砂眼与夹砂、多肉与错辐、变形等。

通常，产生这些缺陷的原因不单是造型制芯问题,有时还有熔炼浇注、配砂质量、落砂清理等许多生产工序的问题，因此必须具体分析，以便采取相应的合理措施加以解决。

一、砂芯和砂型的刚性砂型浇注后，由于铁液的静压力或凝固而引起的膨胀力，常导致型壁移动和砂芯溃散，这就会使铸件产生内部缩孔和表面缩陷。

因此为使铸件尺寸稳定，要最大限度地使铸型紧实。

为了节约造型材料，造芯时广泛采用了空心砂芯，它比实体芯轻，故热容量小，凝固速度慢，这会导致砂型扩张或砂芯溃散。

此外，铁液可能通过芯头或砂芯上的裂纹而渗入其中空部分，这也会使铸件产生缺陷。

为了提高空心砂芯的刚性，可用湿型砂或水玻璃砂充填；也可将壳芯作成两半，其内部设置加强筋，造芯后粘合可得到坚硬的砂芯。

二、正确选择浇注温度1.浇注温度过低时可能形成的缺陷(1)硫化镒气孔此种气孔位于铸件表皮以下且多在上面，常在加工后显露出来，气孔直径约2~6mm°有时孔中含有少量熔渣，金相研究表明，此缺陷是由MnS偏析与熔渣混合而成，原因是浇注温度低，同时铁液中含Mn和S 量高。

(2)液体夹渣加工后铸件表皮之下会发现一个个单体的小孔，孔的直径一般为1~3mm o个别情况下只有1~2个小孔。

金相研究表明，这些小孔与少量的液体夹渣一起出现，但该处未发现S的偏析。

(3)砂芯气体引起的气孔气孔和多空性气孔常因砂芯排气不良而引起。

因为造芯时砂芯多在芯盒中硬化,这就常使砂芯排气孔数量不够。

为了形成排气孔，可在型芯硬化后补充钻孔。

浇注温度过低最常见的原因是浇注前，铁液在敞口的浇包中长时间运输和停留而散热。

用带有绝热材料的浇包盖，可以显著地减少热损失。

2.浇注温度过高浇注温度过高会引起砂型涨大，特别是具有复杂砂芯的铸件，当浇注温度21420C。

时废品增多，浇注温度为1460C。

(10)申请公布号(43)申请公布日 (21)申请号 201510474415.7(22)申请日 2015.08.05C21D 9/40(2006.01)C21D 1/18(2006.01)C21D 5/00(2006.01)C22C 37/10(2006.01)(71)申请人人本集团有限公司地址325000 浙江省温州市高新技术产业开发区甬江路16号(72)发明人张志祥 郭长建(74)专利代理机构温州瓯越专利代理有限公司33211代理人陈加利(54)发明名称一种灰铸铁HT250轴承套圈热处理工艺(57)摘要本发明公开了一种灰铸铁HT250轴承套圈热处理工艺，其特征在于包括以下工序：（1）淬火：调整淬火温度到890℃～920℃，保温50～60min，然后油冷，油温设定为100±10℃，然后冷却至室温；（2）阶梯式回火，将灰铸铁HT250轴承套圈升温180±10℃，保温2～4h，然后再将灰铸铁HT250轴承套圈继续升温到300±10℃，保温2～4h，然后空冷至室温。

本发明的优点是显著改善热处理后硬度值均匀性，提高轴承套圈性能。

(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书2页 附图3页CN 105018711 A 2015.11.04C N 105018711A1.一种灰铸铁HT250轴承套圈热处理工艺，其特征在于包括以下工序：淬火：调整淬火温度到890℃～ 920℃，保温50min～60min，然后油冷，油温设定为90~120℃，然后冷却至室温；阶梯式回火，将灰铸铁HT250轴承套圈升温180±10℃，保温2～4h，然后再将灰铸铁HT250轴承套圈继续升温到300±10℃，保温2-4h，然后空冷至室温。

2.根据权利要求1所述的一种灰铸铁HT250轴承套圈热处理工艺，其特征在于：灰铸铁HT250轴承套圈包括以下组分，以质量百分比计：C 3.0~3.6%；Si 2.0~2.6%；Mn 0.6~1.0%；Cr 0.5~1.0%；P 0.1%以下；S 0.1%以下；余量为Fe。

灰铸铁件技术要求1 铸造方法铸件在砂型或导热性与砂型相当的铸型中铸造。

2 铸造后的热处理2.1 铁液浇注完成后，在砂箱中缓慢冷却，开箱时铸件温度不得高于300℃。

2.2 铸件冷却到室温后，须进行去应力退火。

退火温度550-600℃，均温后的保温时间不小于48小时，然后随炉缓冷，至低于200℃出炉空冷。

3 技术要求3.1附铸试样3.1.1化学成分、力学性能和金相组织通过测定附铸试样确定。

3.1.2 附铸试棒的数量：5件/块在铸件上的位置：4个边角各1，中心位置1。

3.1.3附铸试样随同铸件一起热处理，在铸件热处理后再从铸件上切开。

3.2 化学成分3.3 力学性能3.4 金相组织按GB/T7216-2009执行3.5 复验3.5.1 复验条件如果首次测试的结果不能满足材料的力学性能要求，允许进行重复试验。

3.5.2 试验的有效性如果不是由于铸件本身的质量问题，而是由于下列原因造成实验结果不符合要求时，则试验结果无效：a）试样在试验机上装卡不当或试验机操作不当。

b）试样表面有铸造缺陷或试样加工不当（如过渡圆角、表面粗糙度和尺寸不合要求等）。

c）拉伸试样在标距外断裂。

d）拉伸试样端口上存在明显的铸造缺陷。

在上述情况下，应在同一试块上重新取样或从同一批浇注的试块上重新取样再次试验。

3.5.3 铸件以去应力退火的状态交货。

如果力学性能不合格，允许供货方将铸件和代表该铸件的试块一起进行热处理，并再次提交验收。

为复验而进行的热处理次数不得超过两次。

3.5.4 复验的结果作为最终结果。

复验结果都达到要求，可判定该件铸件力学性能合格。

若复验结果仍达不到要求，则判断该件铸件力学性能不合格。

4 无损检测4.1顺序：目测、超声波探伤和加工表面的磁粉探伤。

4.2要进行试验的表面必须清洁无油、无油脂、无砂子或其他污物，表面粗糙度不大于Ra12.5，无影响试验或结果解释的异物存在。

4.3无损检测工作应由具备GB/T 9445规定的2级或以上资格的人员来完成。

J 36JB/T 7711－1995灰铸铁件热处理1995-06-20 发布1996-01-01 实施中华人民共和国机械工业部发布11 主题内容与适用范围本标准规定了灰铸铁件的热处理设备、工艺及质量检验方法。

本标准适用于灰铸铁件的退火、正火、回火及等温淬火热处理工艺。

2引用标准GB 230金属洛氏硬度试验方法GB 231金属布氏硬度试验方法GB 977灰铸铁机械性能试验方法GB 5614铸铁件热处理状态的名称、定义及代号GB 7216灰铸铁金相GB 7232金属热处理工艺术语GB 9439灰铸铁件GB 9452热处理炉有效加热区测定方法GB/T 6051球墨铸铁热处理工艺及质量检验JB/Z 234.9铸铁件热处理工艺规程3 热处理工艺的应用3. 1 高温石墨化退火用于基体组织中含有较多共晶渗碳体的铸件，以降低硬度，改善切削加工性。

3. 2 低温石墨化退火用于铸件硬度过高，基体组织中没有共晶渗碳体，要求具有高塑性和高韧性的铸件。

3. 3 去应力退火用于降低铸造、铸件焊接、机械加工等残余应力，保证铸件尺寸稳定。

3. 4 完全奥氏体化正火用于铁素体量过多、硬度较低的灰铸铁，提高铸件强度、硬度和耐磨性。

3. 5 部分奥氏体化正火用于基体组织相对均匀，且要求具有一定强度和韧性的铸件。

3. 6 完全奥氏体化淬火、回火用于采用不同回火温度的基体组织，提高铸件强度、硬度和耐磨性。

3. 7 完全奥氏体化等温淬火用于获得贝氏体基体组织，提高铸件综合性能。

3. 8 表面淬火用于提高铸件强度、表面强度和耐磨性。

3. 9 化学热处理用于获得铸件表面特殊物理、化学和力学性能。

4 热处理设备4. 1 加热设备4. 1. 1 采用燃气、燃油、燃煤与电阻加热炉。

根据铸件生产要求，也可采用无氧化加热设备、可控气氛加热炉与连续作业炉。

4. 1. 2 燃料加热炉的火焰不能直接接触铸件，可控气氛加热炉应能调节和控制炉内气氛。

连续作业炉应能调节输送速度，以使铸件在炉内保持必要的加热时间。

灰铸铁件的硬点、硬区缺陷分析
灰铸铁件出现硬点或硬区缺陷，在机械加工时会造成表面不平的现象，严重影响铸件加工的进程和表面质量。

需要将铸件从新进行退火热处理消除这种缺陷，这样做会影响铸件的机械性能，降低了强度，如果客户不能接受，则无法挽救只能报废。

对于灰铸铁件而言，当它的化学成分不适宜而铸造工艺上又有失误时，非常容易使铸件薄截面处、棱角、棱边出现硬点、硬区缺陷。

海钺铸造厂在灰铸铁的生产中进行了常识性改进，并且取得了一定的成效，主要做法是将铸件上薄截面竖立着放在上型中，并且远离浇注系统，铁液冲型时，流入此截面型腔中的是冷铁液，这样把三种不利因素即冷金属、薄截面、远离浇注系统都集中在此处，结果就极易使这种竖立着的薄面中或其棱角出现白口，造成硬点或硬区缺陷。

如果非得如此，则可以在这种金属液冲型时在死角的型腔上，设置溢流冒口，以排除冲型死角的冷铁液，加热此处的壁厚，有利于防止硬点和硬区的产生。

这种溢流冒口，也有利于防止薄截面中出现气孔。

铸造工艺设计时，使铁液从铸件薄截面处引入，将内浇道设置在此处，亦有利于防止灰铸铁件产生硬点或硬区。