铸钢件的化学热处理是指将铸件置于一定温度的活性介质中保温,使一种或者几种化学元素渗入表层。化学热处理可以改变铸件表层的化学成分、金相组织和机械性能。常用的化学热处理工艺包括渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼以及渗金属等。在对铸件进行化学热处理的时候,应该综合考虑铸件的形状、尺寸、表面状态,以及表面热处理的情况。
渗碳是指将铸件在渗碳介质中加热、保温,合金钢铸件,然后使碳原子渗入到表层。渗碳的主要目的是为了提高铸件表面的含碳量,同时在铸件中形成一定的碳含量梯度。渗碳钢的含碳量一般为0.1% - 0.25%,以-铸件芯部有足够的韧性和强度。
渗碳层的表面硬度一般为56hrc - 63hrc. 渗碳层的金相组织为细针马氏体 + 少量的残留奥氏体以及均匀分布的粒状碳化物。不允许网状碳化物的存在,并且,残留奥氏体体积分数一般不超过15% - 20%。
渗碳以后的铸件的芯部硬度一般为30hrc - 45hrc. 芯部金相组织应为低碳马氏体或下贝氏体。不允许有块状或者沿晶界析出的铁素体。
在实际生产中,常见的渗碳方法有三种:固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳。
淬火是将铸钢件加热到ac3或者ac1以上的温度,保温一段时间以后急速冷却,获得完全马氏体组织的热处理工艺。铸钢件以后应当及时进行回火处理,以消除淬火应力以及获得所需要的综合力学性能。
亚共析钢的淬火加热温度为ac3以上30℃-50℃;共析钢、过共析钢的淬火加热温度为ac1以上30℃-50℃。亚共析碳钢在上述淬火温度加热,是为了获得晶粒细小的奥氏体,淬火后可以获得细小的马氏体组织。共析钢和过共析钢在淬火加热之前已经球化退火了,所以加热到ac1以上30℃-50℃不完全奥氏体化后,其组织为奥氏体和部分未溶解的细粒状渗碳体颗粒。淬火后,奥氏体转变为马氏体,精铸合金钢铸件,未溶解渗碳体颗粒被保留下来。由于渗碳体硬度高,因此它不但不会降低钢的硬度,而且还可以提高它的耐磨性。过共析钢的正常淬火组织为细小片状的马氏体的基体上均匀分布着细小颗粒状渗碳体以及少量残余奥氏体。这种组织具有较高的强度和耐磨性,同时又具有一定的韧性。
淬火的目的是得到完全的马氏体,所以,铸钢件在淬火使的冷却速度必须大于铸钢的临界冷却速度,否则不能得到马氏体组织以及相应的性能。但是,砂铸合金钢铸件,冷却速度过高则会容易导致铸件变形或者开裂。为了同时满足上述要求,潍坊合金钢铸件,应该根据铸件的材质选用适当的冷却介质,或者采用分级冷却的方法。在650℃-400℃的温度区间,钢的过冷奥氏体等温转变速率,因此铸件淬火的时候应该-在此温度区间内快速冷却。在ms点以下则适宜冷却速度慢一些,以防止变形或开裂。淬火介质通常采用水、水溶液或油。在分级淬火或者等温淬火的时候,常用的介质包括热油、熔融金属、熔盐或熔碱等。
铸钢件的热处理是根据fe-fe3c相图来控制铸钢件的显微组织以达到要求的性能。热处理是铸钢件生产中的重要工序之一。热处理的和效果直接关系到铸钢件的终性能。
铸钢件的铸态组织取决于化学成分和凝固过程。一般有比较-的枝晶偏析,组织很不均匀,晶粒粗大。因此,铸钢件一般需要进行热处理,以消除或减少上述问题的影响,以提高铸钢件的力学性能。另外,由于铸钢件的组织结构和壁厚不同,同一铸件的各个部位组织形式不同,产生相当大的残余内应力。因此,铸钢件-是合金钢铸件一般应以热处理状态交货。
根据加热方式、保温时间和冷却条件的不同,铸钢件的热处理方法主要有退火、正火、淬火、回火、固溶处理、沉淀硬化、去应力处理和除氢处理等。
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