铸钢热处理

铸钢热处理

铸钢热处理是指对铸钢件进行加热、保温和冷却等一系列操作，以改变其组织结构和性能，提高其使用性能和寿命。铸钢热处理的主要方式包括退火、正火、淬火、回火等。

退火处理：将铸钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以消除内应力、降低硬度、改善切削加工性能和提高塑性。退火处理主要用于消除铸钢件在铸造过程中产生的残余应力和变形，以及细化晶粒，为后续的热处理作准备。

正火处理：将铸钢件加热到适宜的温度，保温一定时间，然后进行空冷，以获得均匀的组织和细化晶粒，提高铸钢件的强度和韧性。正火处理主要用于提高铸钢件的强度和韧性，改善其切削加工性能。

淬火处理：将铸钢件加热到淬火温度，保温一定时间，然后进行快速冷却，以获得高硬度和高强度的组织。淬火处理主要用于提高铸钢件的硬度和耐磨性，使其具有更好的使用性能。

回火处理：将淬火后的铸钢件加热到回火温度，保温一定时间，然后进行冷却，以消除淬火应力、降低硬度和提高韧性。回火处理主要用于调整铸钢件的硬度和韧性，提高其使用性能和寿命。

除了以上四种主要的热处理方式外，还有一些其他的热处理方法，如时效处理、调质处理等。时效处理主要用于消除铸钢件在加工和使用过程中产生的内应力，提高其尺寸稳定性和使用性能。调质处理则是将淬火和高温回火结合起来，以获得高强度、高硬度和高韧性的综合性能。

总之，铸钢热处理是提高铸钢件使用性能和寿命的重要手段之一，通过合理的热处理方法和工艺参数选择，可以显著改善铸钢件的组织结构和性能，满足不同的使用要求。

1．铸造铝合金热处理的特点和目的

前面提到，铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，有的只要几十分钟。因为金属型铸造、低压铸造、差压铸造的铸件是在比较大的冷却速度和压力下结晶凝固的，其结晶组织比石膏型铸造、砂型铸造的铸件细很多，故其热处理的保温时间也短很多。铸造铝合金与变形铝合金的另一不同点是壁厚不均匀，有异形截面或内通道等复杂结构形状，为保证热处理时不变形或开裂，有时还要设计专用夹具予以保护，并且淬火介质的温度也比变形铝合金高，故一般多采用

人工时效来缩短热处理周期和提高铸件的性能。

铸造铝合金热处理的目的是，提高力学性能和耐腐蚀性能，稳定尺寸，改善切削加工性和焊接性等工艺性能。因为许多铸态铝合金的力学性能都不能满足使用要求，除Al-Si系的ZL102、Al-Mg系的ZL302和Al-Zn系的ZL401合金外，其余的铸造铝合金都要通过热处理来进一步提高铸件的力学性能和其他使用性能。其具体作用有以下几个方面：

1）消除由于铸件结构（如壁厚不均匀、转接处厚大）等原因使铸件在结晶凝固时因冷却速度不均匀所造成的内应力；

2）提高合金的强度和硬度，改善金相组织，保证合金有一定的塑性和切削加工性能、焊接性能；

3）稳定铸件的组织和尺寸，防止和消除高温相变而使体积发生变化；

4）消除晶间和成分偏析，使组织均匀化。

2．铸造铝合金热处理方法及操作技术要点 （1）热处理方法 铸造铝合金的热处理，目前有退火、淬火（固溶处理）、时效和循环处理等工艺，分述如下：

1）退火。退火的作用是消除铸件的铸造应力和机械加工引起的内应力，稳定加工件的形状和尺寸，并使Al-Si系合金的部分Si晶体球状化，改善合金的塑性。其工艺是：将铝合金铸件加热到280~300℃，保温2~3h，随炉冷却到室温，使固溶体慢慢发生分解，析出的第二质点聚集，从而消除铸件的内应力，达到稳定尺寸、提高塑性、减少变形的目的。热处理状态代号为T2 。

铸钢热处理后出现块状铁素体的原因

铸钢热处理后出现块状铁素体的原因可能有以下几点：

1. 加热温度不足：如果热处理过程中加热温度不够，可能导致铁素体没有完全溶解，从而在冷却过程中析出形成块状铁素体。

2. 保温时间不足：保温时间不够也可能导致铁素体未能充分溶解，这同样会在冷却过程中形成块状铁素体。

3. 淬透性差：如果材料的淬透性差，即使外部冷却速度足够，心部的冷却速度也可能缓慢，导致心部析出铁素体。

4. 淬火液问题：淬火液的选择不当或冷却速度不足，可能会导致心部冷却速度缓慢，从而析出铁素体。

5. 原始组织问题：如果铸钢的原始组织中存在大块铁素体或者表面严重脱碳，这也可能导致热处理后出现针状或块状组织。

6. 材料成分偏析：材料成分的不均匀性，如偏析等，也可能导致局部区域在热处理过程中形成块状铁素体。

7. 热处理工艺不当：如果热处理工艺设置不当，如冷却速度过快或过慢，也可能导致铁素体的形态和分布不符合预期。

8. 微观组织转变：在特定的热处理条件下，可能会发生微观组织的转变，如奥氏体向铁素体的转变，这种转变可能在冷却过程中形成块状铁素体。

总的来说，为了避免这种情况的发生，需要对热处理过程进行严格控制，包括加热温度、保温时间、冷却速度以及淬火液的选择等。同时，对原始材料的组织和成分也要进行充分的分析和控制，以确保热处理后的微观组织满足设计要求。在实际操作中，可能还需要通过试验和调整来优化热处理工艺，以达到最佳的材料性能。

高锰钢铸件的热处理

高锰钢的铸态组织中除奥氏体相外，还有析出的碳化物。为获得高韧性，必须予以热处理，以消除铸态组织中晶内和晶界上的碳化物。高锰钢含碳量通常为l3％左右，要消除其铸态组织的碳化物，需将钢加热到l000。C以上，并保温适当时间，使其碳化物完全溶解，随后迅速冷却，这种热处理通常称为水韧处理。

(1)水韧温度

水韧温度取决于铸钢成分，通常为1050～1080°C。过高的水韧温度会导致铸件表面严重脱碳，而且奥氏体晶粒中和晶界上将析出共晶碳化物。由于共晶碳化物是不能重新热处理来消除的脆性相，应尽量避免产生。

(2)加热速率

高锰钢比一般碳钢铸件的导热差，铸件在加热时易引起应力；厚壁铸件则宜采用缓慢加热。为减少铸件加热过程中变形或开裂，生产上常采用预先在650℃保温，再快速升到水韧温度的处理工艺。

(3)保温时间

保温时间主要取决于铸件的壁厚，以确保铸态组织中的碳化物完全溶解和奥氏体的均匀化。通常保温时间可按铸件壁厚每25mm保温lh计算。

(4)冷却

冷却过程对铸件规定的性能指标及组织状态有很大的影响。水韧处理时，铸件入水前的温度应在950℃以上。为此，铸件从出炉到入水不应超过2min，水温保持在40℃以下。水韧处理后可根据铸件的要求及复杂程度适当进行回火，但回火温度不应超过250℃。为缩短热处理周期，可利用铸态预热进行高锰钢水韧处理。其工艺为：铸件于ll00～1180°C自铸型中取出，经除芯清砂后，铸件温度允许冷却到900～I000℃，然后装入并加热到l050～1080℃的炉内保温3～5h后水冷。该处理工艺不仅简化了热处理工艺，减少了铸件在型内的冷却时间，而且可提高铸件的性能。利用预热处理的高锰钢铸件冲击韧性比常规处理的提高5%～15％。用于破碎机的高锰钢固定板进行工业试验(破碎物为花岗岩和花岗闪长石，环境温度30～40℃，其使用寿命提高50％。

此外，高锰钢还可实行弥散硬化处理，适用于添加Mo或其他碳化物形成元素的高锰钢，如ZGMnl2Mo2铸钢，可先在580～610℃退火2h，以便析出碳化物强化奥氏体，然后再加热到l000℃左右淬火。