鑄鐵件冷卻正火液及其冷卻正火方法

鑄鐵件冷卻正火液及其冷卻正火方法

      鑄鐵生產(chǎn)為獲得珠光體，普遍使用空冷、風(fēng)冷、噴霧冷卻正火，其冷卻速度緩慢，冷卻均勻性差，帶來諸多不利：1、珠光體晶團(tuán)粗大，片距粗細(xì)不均勻，多形成粗大片狀珠光體和細(xì)片狀珠光體組織，難于控制珠光體的含量、形態(tài)和分布，不利于強(qiáng)度、韌性、耐磨性和疲勞抗力的進(jìn)一步提高；2、珠光體量不穩(wěn)定，含量偏低，難于不效控制先共析鐵素體的形態(tài)、分布和數(shù)量，形成分布不均勻的鐵素體，不利于產(chǎn)品技術(shù)條件對組織的要求；3、大截面鑄件和形態(tài)復(fù)雜鑄件內(nèi)部組織不均勻，厚壁處心部組織難于達(dá)到技術(shù)條件要求；4、冷卻不均勻，形態(tài)復(fù)雜和長軸桿狀零件在風(fēng)冷、噴霧冷卻時(shí)發(fā)生變形；5、大截面鑄件和大量產(chǎn)品的堆冷，易在奧化體晶界形成共析石墨，引起強(qiáng)度、塑性和韌性和韌性的降低等。以Mn、Mo、Cr、Ni、Cu等元素合金化有積極作用，仍不夠徹底，也帶來新問題，如增加難溶碳化物含量，影響塑性、韌性及機(jī)加工性能，提高鑄件的成本，由于珠光體鑄件的強(qiáng)韌性、耐磨性、疲勞抗力等提出更新、更高的要求，高質(zhì)量、低成本的市場競爭迫切需要鑄造熱處理行業(yè)圓滿解決上述問題。材料科學(xué)家的研究證明：珠光體片距離細(xì)小，愈均勻、強(qiáng)度、塑韌性、耐磨性、疲勞抗力呈同步上升。理想的珠光體鑄鐵組織是滲碳體片距均勻的細(xì)珠光體，該珠光體是指細(xì)片狀珠光體或索氏體或屈氏體，或含有碎塊等量分布的先共析鐵素體，該組織具有最佳的綜合機(jī)械性能，獲得上述或屈氏體，或含有碎塊等量分布的先共析鐵素體，該組織具有最佳的綜合機(jī)械性能，獲得上述珠光體的正火方法稱為“理想正火”?，F(xiàn)有的鑄鐵熱處理工藝方法只有退火、淬火，高溫回火（調(diào)質(zhì)處理或等溫淬火）能達(dá)到這一要求，其能耗高、周期長、工藝繁瑣，生產(chǎn)中很少使用。

    如何在實(shí)際生產(chǎn)中采用簡便、經(jīng)濟(jì)、高效、可靠而且接近于理想正火效果的正火液及其方法，獲得細(xì)珠光體，同時(shí)可根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)條件的要求，對細(xì)珠光體和先共析鐵素體的形態(tài)、含量和分布以及細(xì)化程度作有效的工藝控制，成為熱處理工作者追求的目標(biāo)。   

    本發(fā)明的目的在于提供一種鑄鐵冷卻正火液及其冷卻正火方法，代替空氣介質(zhì)，提高正火冷卻速度和冷卻的均勻性，克服空氣介質(zhì)正火的不足，達(dá)到調(diào)質(zhì)處理的組織和性能水平，補(bǔ)加高溫回火，使珠光體組織更均勻，機(jī)械性能更優(yōu)越，獲得接近于“理想正火”的效果。 

    本發(fā)明的目的是通過如下途徑實(shí)現(xiàn)的：鑄鐵件冷卻正火液。該水液的重量百分比濃度，根據(jù)不同的產(chǎn)品，不同的用途，使用原液加水2——8倍，鑄鐵件冷卻正火液的冷卻正火方法，其特征在于將鑄鐵件放入正火液中冷卻，其使用溫度范圍0℃---100℃,冷卻時(shí)間從1秒——2小時(shí)。 

    本發(fā)明冷卻正火液無色無毒潔凈，冷卻特性穩(wěn)定，使用壽命長久。正火液用于鑄鐵正火，取代空冷、風(fēng)冷、噴霧冷卻，適于奧氏體加熱正火、鑄熱正火和退火余熱正火。使鑄鐵冷卻更快、更均控制珠光體，先共析鐵素體的含量、分布和形態(tài)，獲得細(xì)珠光體組織，亦可獲得細(xì)珠光體與分布均勻的先共析鐵素體復(fù)合組織，令正火組織彌散、均勻、細(xì)化、減少或消除正火變形，提高正火質(zhì)量、改善綜合機(jī)械性能。用正火的方法基本達(dá)到調(diào)質(zhì)的組織和性能，取得接近于理想的正火效果。

    本發(fā)明能用于鑄鐵和一部分鋼種的奧氏體化加熱正火，可用于鑄鐵退火余熱正火，其用于可鍛鑄鐵退火余熱正火時(shí)，可獲得高強(qiáng)度、高韌性的珠光體可鍛鑄鐵，節(jié)能增效顯著?？捎糜诟吆辖痂T鐵、高合金鋼熱處理，代替風(fēng)冷淬火，成本顯著降低，質(zhì)量顯著提高。部分低合金鋼退火余熱正火，降低熱處理成本。球墨鑄鐵在正火液中正火時(shí)，高溫正火形成細(xì)珠光體與少量先共析鐵素全復(fù)合組織，珠光體量＞85%，最高可達(dá)95%以上。截面直徑120mm的球墨鑄鐵曲軸產(chǎn)品，心部珠光體量超過90%，表層、近表層珠光體量可達(dá)95%以上。中、低溫正火，細(xì)珠光體量減少，先共析鐵素體量增加。機(jī)械性能水平為HB170--385 b500MN/m2--850MN/m2,＆1--8%?？慑戣T鐵在正火液中冷卻時(shí)，高溫正火形成細(xì)珠光體。中、低溫正火形成細(xì)珠光體與先共析體鐵素體復(fù)合組織。機(jī)械性能水平為：HB170--385＆b500MN/m2--1000MN/m2,＆1--8%。大功率柴油機(jī)可鍛鑄鐵活塞退火余熱正火液正火后，經(jīng)高溫回火，其HB257、＆b782MN/m2--1000MN/m2＆3.4%蠕墨鑄鐵和灰鑄鐵在正火液中冷卻時(shí)，基本組織與球鐵相同，機(jī)木工性能均超過空氣介質(zhì)正火的水平。加入合金元素的鑄鐵的正火冷卻時(shí)，將使合金對細(xì)化晶粒、細(xì)化珠光體、提高珠光體量的作用得到更充分的發(fā)揮。調(diào)整正火溫度、改變正火液濃度，可按技術(shù)條件的要求調(diào)整細(xì)珠光體和先共析鐵素體的形態(tài)、含量和分布以及珠光體細(xì)化程度，運(yùn)用該正火液于球鐵、蠕鐵、灰鐵的鑄造余熱和可鍛鑄鐵的退火余熱正火，為高性能、高質(zhì)量珠光體鑄鐵件生產(chǎn)提供一種嶄新的節(jié)能顯著的、簡便易行的，可靠的工藝方法。正火液的冷卻能力介于空氣和油之間，正火冷卻性質(zhì)非常穩(wěn)定，降低濃度使冷速提高，溶液溫度變化對冷卻特性影響很小，可在0℃---100℃使用,鑄件在正火液中的冷卻過程非常平穩(wěn).溶液不腐敗,使用壽命長,補(bǔ)加新液可使正火液的壽命顯著延長。
(作者:陳自立)

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