[发明专利]一种球墨铸铁制件表面显微组织梯度化及提高耐磨性的新型淬火-配分-等温热处理工艺

说明书

本发明涉及一种球墨铸铁制件表面显微组织梯度化及提高耐磨性的新型淬火‑配分‑等温热处理工艺，包括以下步骤：步骤1）、奥氏体化控制；奥氏体化过程包括两个部分的控制，即奥氏体化过程的参数控制以及球墨铸铁制件的表层碳粉浓度、厚度控制；步骤2）、设置加热炉温度，在球墨铸铁制件表层包覆碳粉，然后将包裹有碳粉的球墨铸铁制件置于坩埚内，此后将坩埚盖盖上；在炉温达到设定温度后，将坩埚置于炉内；保温时间后迅速将球墨铸铁制件放于60‑80℃的水基淬火液中进行快速冷却，冷却2‑6秒；步骤3）、将淬火后的球墨铸铁制件迅速取出保温处理；步骤4）、将球墨铸铁制件取出，悬置并空冷至室温。通过本发明，使制件的耐磨性得到提高。

技术领域

本发明涉及一种球墨铸铁制件表面显微组织梯度化及提高耐磨性的新型淬火-配分-等温热处理工艺，属于铸铁制件热加工技术领域。

背景技术

磨损是引起机械零件失效的主要原因之一，据统计大约75％机器零件因磨损而报废。我国每年因磨损消耗的材料就有100万吨以上，加上停机和维修费用，造成了数十亿元的经济损失。研究表明，世界上大约有1/3～1/2的能源消耗在各种不同形式的摩擦磨损上，因其造成的损失高达1000亿美元。由此可见，提高材料的耐磨性是一项具有重大社会经济意义的技术研发。

球墨铸铁具有良好的综合性能，引起了国内外学者的广泛关注，已成为21世纪最具发展潜力的材料之一。它具有较高强度和高韧性等优点，同时具备特有的自润滑和应变强化性能，因此抗磨损性能强，广泛运用于各种磨损件的制备，已经取得了明显的经济效益。

随着高性能球墨铸铁作为锻钢甚至铝合金的替代品在机械制造和国防工业中的应用越来越多，其服役期间如何在重载和冲击的环境下，依旧保持较高的摩擦磨损抗力，已经越来越受到重视。

球墨铸铁制件的表面是最先受到磨损的区域，也是变形最大和受力最大的区域，若充分利用制件在服役期间所承受的外力而产生变形，并通过该变形诱发或促发产生相应的相变(例如形变诱发应马氏体相变)，在表面形成多相结构组织进而对表面形成协调强韧化效果，达到铸铁制件表面耐性的提高。与此同时，调整制件的次表层和心部多相结构组织的性质、形状、数量以及分布，使其始终保持一定的硬度以及韧性，达到整体提高耐磨性的目的。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有问题，提供一种球墨铸铁制件表面显微组织梯度化及提高耐磨性的新型淬火-配分-等温热处理工艺。

本发明的目的是这样实现的，一种球墨铸铁制件表面显微组织梯度化及提高耐磨性的新型淬火-配分-等温热处理工艺，其特征是，包括以下步骤：

步骤1)、奥氏体化控制；奥氏体化过程包括两个部分的控制，即奥氏体化过程的参数控制以及球墨铸铁制件的表层碳粉浓度、厚度控制；

Ⅰ、奥氏体化过程的参数控制如下:

奥氏体化温度(T_A，℃)按照公式(1)来制定：

式中：T_A为奥氏体化温度，单位为摄氏度；％C为碳元素的质量分数；％Ni为镍元素的质量分数；％Si为硅元素的质量分数；％V为钒元素的质量分数；％Mo为钼元素的质量分数；％W为钨元素的质量分数；％Mn为锰元素的质量分数；％Cr为铬元素的质量分数；％Cu为铜元素的质量分数；％P为磷元素的质量分数；％Al为铝元素的质量分数；％A为砷元素的质量分数；％Ti为钛元素的质量分数；

奥氏体化保温时间(t_A，分钟)按照公式(2)来制定:

t_A＝3H+18 (2)

式中：H为球墨铸铁制件厚度，单位为毫米；t_A为奥氏体化保温时间，单位为分钟；

Ⅱ、奥氏体化的碳粉控制参数如下: