[发明专利]一种球墨铸铁托氏体化的处理方法

说明书

技术领域

本发明属金属材料领域，涉及球墨铸铁热处理方法，具体地说是一种球墨铸铁托氏体化的处理方法。

背景技术

球墨铸铁自上世纪40年代被发现以来，其应用不断扩大，至今已成为重要的工程材料之一，近年来全世界球墨铸铁的产量已占全世界灰铸铁产量的1/3，进一步提高球墨铸铁性能和优化生产工艺可以提高产品质量和降低成本，对于降低资源消耗和保护环境都具有重要意义。高性能的球墨铸铁可以更广泛地应用到以铁代钢和以铸代锻的方面，以节约成本节约能源。

在对球墨铸铁基体的研究中，比较关注贝氏体基体和索氏体基体，在正常的生产条件下，不容易获得以托氏体为主的基体组织。但是，由于托氏体球墨铸铁也有其不同与贝氏体和索氏体的特殊性能和用途，对于某些特种工件和行业，也迫切需要一些性能优异的以托氏体为主要基体组织的球墨铸铁材料。

发明内容

为了满足市场对托氏体球墨铸铁的需求，本发明提供了一种不同与常规处理方式的球墨铸铁托氏体化处理方法。常规处理主要以加快冷却速度细化片间距为主，本发明处理方法获得的过冷托氏体球墨铸铁，利用控制冷却以求最大程度地增加过冷度，细化托氏体团，细化片间距，获得以过冷托氏体为主的球墨铸铁。其性能接近贝氏体球铁，其缺口敏感性低于贝氏体球铁且性能稳定性较高。特别是用这种方法处理的工件，小尺寸部位的性能要高于大尺寸部位，为解决一些疑难处理的工件提供了帮助。

本发明为一种球墨铸铁托氏体化处理方法，包括将球墨铸铁加热至奥氏体区、用水作冷却介质控制冷却、将工件装入等温炉内完成托氏体等温转变，其工艺步骤和操作方法如下：

a.将球墨铸铁工件加热至奥氏体区，并均匀化；

b.控制冷却：以水作为冷却介质，冷却水温选用20℃-100℃；根据工件的尺寸和形状不同，确定工件的控制冷却工艺，将工件控制冷却至托氏体区以下、Ms点以上区域，以使工件温度回升进入托氏体区为准；

c.过冷、回温调整：工件出水后，控制温度回升达550～600℃，使控制冷却和过冷度达到理想配合；温度回升过高时，采用风冷或喷雾的方式调整控制；

d.等温处理：回温调整至550～600℃后，将工件装入设定温度为贝氏体等温区的等温炉内，完成等温转变；

e.回火：根据工件要求选择高温或中温或低温回火或不回火。

如上所述球墨铸铁托氏体化处理方法，其步骤b中所说的根据工件的尺寸和形状不同，确定工件的控制冷却工艺的具体方法如下：

.应用待处理工件的体积V与待处理工件的表面积A之比作为该工件的冷却参数R，利用公式R＝V/A，计算待处理工件的冷却参数R的具体数值；依据待处理工件冷却参数R的大小，确定控制冷却阶段所需冷却水温和冷却时间；冷却参数R较高，所需冷却水温较低；冷却参数R较低，所需冷却水温较高。

依据冷却参数R值，确定冷却水温的控制范围如下：

当R≤10时冷却水温的控制范围为60～80℃；

当R＞10时冷却水温的控制范围为20-60℃；

对于形状复杂、尺寸厚薄相差较大的工件，选用缓和的冷却水温60℃-100℃；

依据冷却参数R值，确定预控制冷却幅度如下：

小型试样(R≤10)，预计控制冷却工件表面温度至500℃-400℃；即上贝氏体的上区；

中型试样(10≤R≥20)，预计控制冷却工件表面温度至450℃-350℃；即上贝氏体的中下区；

大型试样(R≥20)，预计控制冷却工件表面温度至400℃-300℃；即上贝氏体的下区；

具体对应于各种冷却水温所需的冷却时间，选择使用该冷却水温的基础工艺数据表中与待处理工件的冷却参数R相同或相近的基础工件相对应的冷却时间。

如上所述球墨铸铁托氏体化处理方法中所说的步骤c过冷、回温调整的操作方法如下：

控制冷却工件出水后，用表面测温仪器测量温度回升范围，工件表面最大温度回升达550℃-600℃，直接装入等温炉处理；超过此温度范围，采用风冷或喷雾的方式调整；由于内外温差和粗细部位的温差，使得小尺寸部位温度回升大，过冷度大；大尺寸部位温度回升小，过冷度相对小，调整测温以小尺寸部位为准。

如上所述球墨铸铁托氏体化处理方法中所说的步骤d等温处理的操作方法如下：

工件经回温调整至550～600℃后，装入设定温度为贝氏体等温区的等温炉内，完成等温转变；

依据工件冷却参数R值的大小，分别设定等温处理温度范围如下：