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球墨铸铁的热处理分析及解决方法

除了可锻铸铁球墨铸铁退火将渗碳体分解为团絮状石墨外，铸铁的热处理

目的在于两方面：一是改变基体组织，改善铸铁性能，二是消除铸件应力。值得

注意的是：铸件的热处理不能改变铸件原来的石墨形态及分布，即原来是片状或

球状的石墨热处理后仍为片状或球状，同时它的尺寸不会变化，分布状况不会变

化。

一、球墨铸铁时效

铸造过程中铸铁件由表及里冷却速度不一样，形成铸造内应力，若

不消除，在切削加工及使用过程中它会使零件变形甚至开裂。为释放应力常采用

人工时效及自然时效两种办法。将铸件加热到大约500~560℃保温一定时间，接

着随炉冷取出铸件空冷，这种时效为人工时效；自然时效是将铸铁件存放在室外

6~18个月，让应力自然释放，这种时效可将应力部分释放，但因用的时间长，

效率低，已不太采用。

二、改善铸铁件整体性能为目的热处理

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).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，因此铸件的强度提高。

(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).球墨铸铁的等温淬火处理

球墨铸铁的等温淬火处理目的在于让铸铁件的基体

组织转换为强韧的下贝氏体组织，强度极限可超过1100MPa，冲

击韧性AK≥32J。处理工艺是：将球墨铸铁件加热到830-870℃

温度保温基体奥氏体化后，投入280-350℃的熔盐中保温，让奥

氏体部分转变为下贝氏体，原球状石墨不变。获得高强度的球墨

铸铁。

上述铸铁热处理表明：铸铁件热处理只能改变基体

组织，不能改变石墨的形态及分布，机械性能的变化是基体组织

的变化所致。普通灰口铸铁(包括孕育铸铁)石墨片对机械性能

(强度、延性)影响很大，灰口铸铁经热处理改善机械性能不显着。

还需要注意的是铸铁的导热性较钢差，石墨的存在导致缺口敏感

性较钢高，因此铸铁热处理中冷却速度(尤其淬火)要严格控制。

(4).消除白口退火

普通灰口铸铁或球墨铸件表面或薄壁处在铸造过程中

因冷却速度过快出现白口，铸铁件无法切削加工。为消除白口降

低硬度常将这类铸铁件重新加热到共析温度以上(通常880～

900℃)，并保温1～2h（若铸铁Si含量高，时间可短）进行退

火，渗碳体分解为石墨，再将铸铁件缓慢冷却至400℃-500℃出

炉空冷。在温度700-780℃，即共析温度附近不宜冷速太慢，以

便渗碳体过多的转变为石墨，降低了铸铁件强度。

(5).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