[发明专利]一种提高球墨铸铁件硬度均匀性的加工方法

说明书

本发明公开了一种提高球墨铸铁件硬度均匀性的加工方法，其包括以下步骤：低温石墨化步骤：将球墨铸铁坯件装于炉体中在740～760℃的温度下加热4～6h；降温淬火步骤：经过低温石墨化处理后的球墨铸铁坯件在850～860℃的温度下加热1～2h，然后迅速放入水槽中水冷淬火；回火步骤：经过降温淬火步骤处理后的球墨铸铁坯件在560～570℃的温度下加热3～4h，然后置于空气中冷却。本发明的加工方法先通过低温石墨化处理使得分布不均匀的碳化物转变为石墨，获得铁素体+小于5％球粒状珠光体，再进行降温淬火和回火，使得表里硬度差大大缩小，提高了硬度的均匀性，而且硬度比常规的均匀化退火高。

技术领域

本发明涉及球墨铸铁制造技术领域，具体涉及一种提高球墨铸铁件硬度均匀性的加工方法，是对球墨铸铁成型后的成品粗胚进行热处理的加工方法。

背景技术

目前，球墨铸铁逐渐替代锻钢在曲轴、后桥等零部件上得到广泛的应用。这时由于球墨铸铁不仅在强度、伸长率、塑性、韧性上能够满足这些零件的性能要求，而且球墨铸铁的制作工艺相比锻钢要具有低成本和工艺简单的优势。高强度球墨铸铁，例如高强度球墨铸铁如QT500、QT600由于碳当量较高，基体组织为珠光体+铁素体，以及铸造工艺及工件尺寸的影响，工件心部的含碳量会比外表面附近高。含碳量的不均匀导致工件表里硬度不均匀，机械加工时会发生光洁度不一致的现象，残余应力的不均匀也导致后续氮化变形或工件服役时变形。

现有技术中，为了获得均匀的想要获得均匀的190-240HB硬度，通过单一工序的热处理(正火或调质)都会使表里硬度差值超过40HB，而低温石墨化退火及高温退火获得的硬度虽然均匀，但最终获得的硬度低于180HB，硬度无法达到要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中球墨铸铁件的热处理方法使得其表里硬度差值高、表里硬度均匀性差；或者是，表面硬度均匀性好但表面的硬度低的技术问题，提供一种提高球墨铸铁件硬度均匀性的加工方法。该加工方法先通过低温石墨化处理使得分布不均匀的碳化物转变为石墨，获得铁素体+小于5％球粒状珠光体，再在共析转变温度范围内短时间加热避免碳化物过多溶解，获得低碳奥氏体后，再进行淬火回火，使得表里大硬度差大大缩小，提高了硬度的均匀性，而且硬度高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高球墨铸铁件硬度均匀性的加工方法，其包括以下步骤：

低温石墨化步骤：将球墨铸铁坯件装于炉体中在740～760℃的温度下加热4～6h；

降温淬火步骤：经过低温石墨化处理后的球墨铸铁坯件在850～860℃的温度下加热1～2h，然后迅速放入水槽中水冷淬火；

回火步骤：经过降温淬火步骤处理后的球墨铸铁坯件在560～570℃的温度下加热3～4h，然后置于空气中冷却。

在现有技术中，为了使得球墨铸铁件获得190-240HB硬度，采用的热处理方法是：先淬火后回火，淬火的温度是在大于该球墨铸铁件的共析转变温度范围的温度进行淬火。例如，对于牌号为QT500的球墨铸铁，其共析转变温度范围为810～880℃，现有淬火温度通常采用880℃以上的温度进行加热，淬火的温度是880～920℃，加热保温时间是1～2h；回火的温度是580～600℃，时间4h；淬火在加热后采用油冷方式冷却至室温，回火在加热后采用空气冷却。经过检测，现有这种热处理方式的最终获得的球墨铸铁件硬度能够达到190-240HB，但是，球墨铸铁件的外圈硬度与心部硬度相差达35HB以上，这样会导致机械加工时光洁度不一致，后续氮化变形或工件股役时变形。发明人经过长期的探索研究，得出了在740～760℃的温度下加热能够使得球墨铸铁坯件分布不均匀的碳化物转变为石墨，此时，再该球墨铸铁坯件的共析转变温度范围内进行淬火，然后再采用比现有技术的回火温度低的温度回火，可以获得高硬度且表里硬度差缩小的球墨铸铁件。经过此热处理方法加工后的球墨铸铁件在后续的机械加工时光洁度一致，股役时不会变形。

进一步的，低温石墨化步骤中，球墨铸铁坯件加热后随炉冷却。