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铸钢件热处理容易出现的问题

2020-01-11

铸钢件的铸态组织取决于化学成分和凝固结晶过程,一般存在较严重的枝晶偏析、组织极不均匀以及晶粒粗大和网状组织等问题,需要通过热处理消除或减轻其有害影响,改善铸钢件的力学性能。

此外,由于铸钢件结构和壁厚的差异,同一铸件的各部位具有不同的组织状态,并产生相当大的残留内应力。因此,铸钢件(尤其是合金钢铸件)一般都以热处理状态供货。

铸钢件结构

铸钢件热处理的特点

①铸钢件的铸态组织中,常有粗大枝晶及偏析。热处理时,其加热温度应稍高于同类成分的锻钢件,奥氏体化保温时间也需适当延长。

②某些合金钢铸件的铸态组织偏析严重,为消除其对铸件最终性能的影响,需采取均匀化处理措施。

③对于形状复杂、壁厚相差大的铸钢件,进行热处理时必须考虑断面效应和铸造应力因素。

④铸钢件热处理时,必须根据其结构特点合理堆放,尽量避免铸件变形。


铸钢件热处理的主要工艺要素

铸钢件的热处理由加热、保温和冷却3个阶段组成。确定工艺参数以保证产品质量和节约成本为宗旨。


1.加热加热是热处理过程中能耗很大的工序。

加热过程中主要技术是选择适当的加热方式。加热速率及装料方式。

①加热速率对于一数铸钢件,可以不限制加热速率,采用炉子的至大功率加热。采用热炉装炉可极大地缩短加热时间和生产周期。实际上快速加热条件下,铸件表面与心部之间无显著的温度滞后而缓慢加热将导致生产效率降低、能耗增大以及造成铸件表面严重氧化和脱碳。但对于一些形状结构复杂、壁厚较大、在加热中易产生较大的热应力而导致变形或开裂的铸件,则应控制加热速率。一般可以采取低温慢速加热(660℃以下)或在低、中温区停留一二次等工艺方法,在高温区份可以采用快速加热升温。

②加热方式铸钢件加热方式有辐射加热、盐浴加热和感应加热等。加热方式的选择原则是快速均匀、便于控制及高效低成本,一般应考虑铸件的结构尺寸、化学成分、热处理工艺和质量要求等。

③装料方式铸件在炉内的堆放方式应予以足够的重视。基本原则是,充分利用有效空间、确保均匀受热条件并防止等件变形。



2.保温铸钢件奥氏体化保温温度应根据铸钢的化学成分和要求的性能选定,一般比类同成分的锻钢件略高些(高20℃左右)

对亚共析钢铸件,以碳化物能较快地溶人奥氏体,并兼顾奥氏体能保持细晶粒为原则,一般在A,温度以上30~50℃。正火的温度比退火或淬火的稍高些。过共析钢铸件正火时应加热到A.。温度以上。淬火时则在A.。

温度以下和A。温度以上,避免残余奥氏体量过多。对于品粒长大倾向显著的铸钢(如锰钢),淬火保温温度宜取下限。厚断面铸件的奥氏体化保温温度通常取上限。

铸钢件热处理保温时间的确定应考虑两个方面因素:一是使铸件表面与心部温度均匀一致;二是组织均匀化。

因此保温停留时间主要取决于铸件的导热性能、断面壁厚及合金元素等因素,一般合金钢铸件比碳钢铸件需更长的保温时间。铸件壁厚通常是估计保温时间的主要依据。根据铸钢件厂家的经验,每25mm壁厚保30~60min;大于25mm者,每增加25mm延长保温时间30min。对于回火处理、时效处理时的保温时间,应考虑热处理的目的、保温温度及元素扩散速度等因素。


3.冷却铸钢件在保温后可采取不同的速率冷却完成钢中相的转变,以获得所要求的金相组织,并达到规定的性能指标。

一般说来,加大冷却速率有利于获得良好的组织状态并细化晶粒,从而提高钢的力学性能。但太大的冷却速度容易使铸件产生较大的应力,对于结构复杂的铸件可能导致变形或开裂。

回火保温后冷却方式,一般并无特别严格的要求,只是对一些有回火脆性敏感的低合金铸钢,回火保温后的冷却特别重要,宜采用快冷方式,以便尽快通过回火脆性区,避免降低铸钢的韧性。铸钢件热处理冷却介质常用的有空气、油、水、盐水及熔盐等。


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