[发明专利]一种降低珠光体基灰铸铁淬火残余奥氏体的方法有效

专利信息
申请号: 202011136786.1 申请日: 2020-10-22
公开(公告)号: CN112251579B 公开(公告)日: 2022-06-17
发明(设计)人: 斯庭智;戴青鹏;唐慧文 申请(专利权)人: 安徽工业大学
主分类号: C21D5/00 分类号: C21D5/00
代理公司: 安徽知问律师事务所 34134 代理人: 侯晔
地址: 243002 *** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 降低 珠光体 灰铸铁 淬火 残余 奥氏体 方法
【说明书】:

发明公开了一种降低珠光体基灰铸铁淬火残余奥氏体的方法,属于金属材料热加工技术领。本发明的一种降低珠光体基灰铸铁淬火残余奥氏体的方法,将珠光体基灰铸铁工件装入热处理加热炉中,以10~15℃/min加热到750℃并保温30~90分钟,然后以1~3℃/min加热到820~880℃之间某一温度后,立即淬入水或工业油槽中进行冷却淬火。灰铸铁铸件入炉前组织由珠光体+奥氏体型石墨+小块状合金碳化物组成。经本发明的方法淬火后灰铸铁中的奥氏体含量可以有效控制在5%以下。本发明具有工艺简单易控、生产设备投资少、易于工业化大规模生产、生产成本低廉和工件尺寸稳定高的显著优点。

技术领域

本发明涉及金属材料热加工技术领域,更具体地说是一种降低珠光体基灰铸铁淬火残余奥氏体的方法。

背景技术

珠光体基灰铸铁中奥氏体稳定化的C含量很高,为了提高性能,灰铸铁中还加入强奥氏体稳定化的Cr、Ni、Cu等合金元素;因此,珠光体基灰铸铁中不可避免存在一定含量的奥氏体(A)组织。对于高硬度、高耐磨特性的活塞、活塞环以及各种制动零件等,需进一步对铸态的珠光体基灰铸铁进行淬火和回火,获得所需要的组织和性能。由于灰铸铁的成分特征,以及淬火过冷奥氏体转变的不完全性,淬回火的灰铸铁中存在一定的残余奥氏体(Ar)。奥氏体为软韧相,降低零件的硬度和耐磨性;特别是残余奥氏体为亚稳相,零件使用过程中将发生转变,导致零件尺寸变化,引起工件抱死失效、电路短路起火爆炸等严重事故。通过合金化的优化可以降低过冷奥氏体的稳定性,减少残余奥氏体的含量。然而,为了满足灰铸铁的整体性能要求,其成分特点决定了通过合金化优化很难减低残余奥氏体的含量。低温能进一步促进过冷奥氏体转变为马氏体(M),因此,工业上广泛采用冰水混合物代替水或工业油作为冷却介质,在淬火时降低零件中的残余奥氏体,稳定零件尺寸。一方面,冰水混合物作为强的冷却介质,导致零件极大的淬火应力,可能增加淬火裂纹、开裂发生的风险;另一方面,冰水混合物的制作成本高,在高温天气,消耗量很大,且零件的性能稳定性很难得到有效保证。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中冰水混合物作为强的冷却介质,易导致零件极大的淬火应力,且零件的性能稳定性很难得到有效保证,本发明提供了一种降低珠光体基灰铸铁淬火残余奥氏体的方法,将基体为珠光体的灰铸铁铸造工件装入热处理加热炉中,首先采用750℃保温,使灰铸铁基体珠光体中的渗碳体发生一定程度的熔断、球化;再采用连续加热奥氏体化,连续加热完成后工件直接淬入水或工业油槽中冷却淬火,淬火后灰铸铁中的奥氏体含量有效控制在5%以下,该方法具有易于工业化大规模生产和生产成本低廉的显著效果。

2.技术方案

为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:

一种降低珠光体基灰铸铁淬火残余奥氏体的方法,包括如下步骤:

步骤一、加热:将珠光体基灰铸铁工件装入热处理加热炉中,以10~15℃/min加热到 750℃;

步骤二、保温:在750℃下保温30~90分钟,根据“胶态理论”,采用750℃保温使灰铸铁基体珠光体中的渗碳体发生一定程度的熔断、球化,为随后进行的连续加热奥氏体化提供更多的形核核心,保证加热完成后有少量未转变的球状渗碳体,降低奥氏体中的C含量;

步骤三、再加热:以1~3℃/min加热到820~880℃,采用连续加热奥氏体化代替工业上采用的等温加热奥氏体化工艺,工艺过程更加简单易控,能缩短高温段加热时间,减轻高温段灰铸铁工件表面脱碳引起的硬度下降;

步骤四、淬火:在水或工业油槽中进行冷却淬火,连续加热完成后工件直接淬入水或工业油槽中冷却淬火,淬火后灰铸铁中的奥氏体含量可以有效控制在5%以下。与工业上采用冰水混合物进行冷却淬火,该步骤具有工艺简单易控、生产设备投资少、易于工业化大规模生产和生产成本低廉的显著效果。

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