[发明专利]一种提高铁素体球墨铸铁低温冲击韧性的热处理方法

说明书

本发明公开一种创新的提高低温球铁低温冲击韧性的热处理方法，发明者根据研究发现影响铁素体球墨铸铁低温冲击韧性的一个重要影响因素是铸态组织中Σ3共格孪晶界数量异常，消除组织中Σ3共格孪晶界数量异常，可提高铁素体球墨铸铁低温冲击韧性；热处理方法的原理是把铁素体球墨铸铁的基体组织加热并转变为奥氏体，然后在受控冷却的条件冷却到室温，减少铸态组织中Σ3共格孪晶界数量。本发明的热处理工艺的一个应用实例是把铁素体球墨铸铁加热到830℃，保温1小时，然后以受控的冷却的炉子里随炉冷却到350℃左右，然后取出空冷，整个热处理工艺时间小于24小时，并且零件的低温冲击韧性全部达到要求。

技术领域

本发明为一种改进的提高铁素体球墨铸铁低温性能的热处理方法，属于球墨铸铁热处理技术，涉及到一种新的铁素体球墨铸铁热处理技术。

背景技术

由于铁素体球墨铸铁(简称球铁)在低温下具有一定的延伸率和冲击韧性，现已广泛应于制造铁路机械和风力发电等传动设备。近年来，低温铁素体球墨铸铁进一步拓展了应用范围，要求球墨铸铁应用于极寒、动载的恶劣工作状况，因而对球铁的低温冲击性能提出了更高的要求，常规铸态试样的低温冲击韧性在-50℃条件下不能稳定达到13J的要求，一般企业采用热处理工艺来进一步提高低温球铁的低温冲击韧性。

《铸造手册》第一卷《铸铁》(张伯明主编)公布的一种低温球铁热处理为：把铁素体球墨铸铁零件加热到900℃，保温2小时，然后随炉冷却，目的是消除铁素体球墨铸铁中渗碳体。这一热处理工艺时间较长，能耗高，并且没有充分的科学依据支持。

发明内容

为了解决上述现有技术中所存在问题，本发明提供一种能够有效缩短热处理时间的提高铁素体球墨铸铁低温冲击韧性的热处理方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种提高铁素体球墨铸铁低温冲击韧性的热处理方法，包括如下步骤：把铸态铁素体球墨铸铁放在热处理炉中，加热到830℃-835℃，然后保温，使得铁素体球墨铸铁的铁素体全部转变成奥氏体(保温时间可根据铸件的壁厚确定，根据我们的试验结果，铸件壁厚在30mm左右时，保温时间1小时)；然后在受控冷却的炉子里随炉冷却，以防止产生热处理内应力，所述冷却速度≤2℃/min；然后空冷，获得低温冲击韧性合格的热处理后的铁素体球墨铸铁。

作为优选，所述加热速度≤2℃/min，以避免铸态铁素体球墨铸铁受热变形。

作为优选，铸态铁素体球墨铸铁在所述受控冷却的炉子里随炉冷却到350℃±10℃，该温度一方面保证较短的热处理时间，另一方面可以有效防止热处理后所述铸件内的热应力。

本发明的热处理工艺与传统的低温球铁热处理工艺相比，热处理时间短，能耗低，炉子生产效率高，并在实践中得到应用。所述受控冷却速度速度不大于2℃/min，相比于其它热处理时随炉冷却，冷却速度慢，时间长，因此大幅度缩短了热处理时间。

附图说明

图1为热处理前铁素体球墨铸铁零件的EBSD图；

图2为热处理后铁素体球墨铸铁零件的EBSD图；

图3为本发明实施例1中热处理温控图。

具体实施方式

为了进一步优化铁素体球墨铸铁的热处理工艺，降低热处理能耗，我们系统对球铁热处理的原理进行研究，发现影响球铁低温冲击韧性的重要因素不是组织中存在的残余渗碳体，而是铸态铁素体基体中存在的一种亚结构，在此基础上，提出一种不同于以往传统工艺的一种球铁热处理工艺。