球墨铸铁铸件生产技术 球墨铸铁回火 回火(2018).docx

职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 球墨铸铁铸件生产技术课程 球墨铸铁回火 （2018） 主讲：郭静静 榆林职业技术学院 职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 PAGE 4 球墨铸铁铸件生产技术课程 球墨铸铁回火 一、球墨铸铁回火概述 球墨铸铁铸件在淬火后虽然有很高的硬度和强度，但是脆性很大，所以一般都必须进行回火。 回火就是把淬火后的球墨铸铁铸件重新加热到比较低的温度，其目的是适当地降低硬度和强度而获得良好的塑性和韧性，并消除淬火后球墨铸铁的残余应力，使金相显微组织趋于稳定，得到预期的机械性能。 回火过程，主要是马氏体的分解过程，也就是从过饱和的α固溶体中析出过量的碳原子及碳化物的聚集长大的过程，其次是残余奥氏体在回火时的转变过程，转变成与回火温度相应的组织。 马氏体是一种不稳定的组织，有析出过饱和碳原子的趋势。只是由于碳原子在室温时的活动能力太小，这种转变很难进行。如果外界给予一定的能量，它就借助于这些能量，使自己迅速地趋向于稳定状态，热量就是外界供给的能量，所以在回火工艺规范中，最重要的参数是回火的温度。 在回火过程中由于回火温度的不同，分解的程度和析出渗碳体质点的大小和分布情况不同，得到的组织和性能也就不同。球墨铸铁回火的时间，一般为2~4h，个别大件也可达5~6h。回火后大部分在空气中冷却，但为了防止回火脆性，也可风冷或在水、油等介质中冷却。 根据球墨铸铁零件机械性能要求的不同，回火温度也不同，按照回火温度大致分为以下几种： 1.低温回火（140~250℃） 这种回火的目的，主要是降低铸件的残余应力和脆性，而保持铸件淬火后的高硬度和耐磨性。在这个温度范围内，马氏体开始分解，析出极为细小的碳化物微粒，使马氏体中的含碳量较淬火马氏体的含碳量少一些，这种组织称之为回火马氏体。由于微细的碳化物质点在马氏体叶片上弥散析出及聚集，所以回火马氏体的耐蚀性比淬火马氏体要差，只要以3%硝酸酒精溶液轻轻地腐蚀一下，便能显示出十分明显的黑色针状组织的特征来。经低温回火后的金相显微组织为细针状回火马氏体+残余奥氏体+球状石墨。如图1所示。 图1 低温回火后得到细针状回火马氏体+残余奥氏体+球状石墨 中温回火（350~500℃） 在此温度范围内加热，马氏体分解终了，形成了铁素体和细小弥散渗碳体质点的混合物组织，称之为回火屈氏体（或屈氏体），具有较高的弹性和韧性，如图2所示。 图2 回火屈氏体+球状石墨 3.高温回火（500~600℃） 在此温度范围内加热，从马氏体中析出的渗碳体显著地聚集长大。此类组织称为回火索氏体（或索氏体），硬度在HB215~330左右。经淬火和高温回火的热处理工艺，称为调质处理。球墨铸铁铸件经调质处理后，可以得到高的塑性，韧性和高的强度相结合的良好的综合机械性能。球墨铸铁的淬火组织如图3所示，为回火索氏体+球状石墨。 图3 回火索氏体+球状石墨 回火温度对机械性能的影响 球墨铸铁回火温度与机械性能的关系如图4所示。球墨铸铁硬度随着回火温度的升高而降低，在400℃以下强度随回火温度的升高而升高，这与淬火内应力的消除有关。超过400℃后，强度则随着回火温度的上升而下降；其塑性及韧性则随着回火温度的升高而增加。因此对要求高强度高耐磨的零件，必须采用偏低一些的回火温度，而要求塑性和韧性高的零件，回火温度高一些。但均应避免二次石墨化现象的出现。 图4 球墨铸铁试样经880℃油淬后，不同回火温度对性能的影响 三、球墨铸铁的回火稳定性 球墨铸铁的回火稳定性，亦称抗回火性。球墨铸铁的硬度只是在回火温度高于450~500℃后才开始急剧下降。因此，与钢相比较，球墨铸铁具有更高的回火稳定性。球墨铸铁之所以有这样高的回火稳定性，这是由于在球墨铸铁的化学成分中含有较高硅量的结果。 球墨铸铁在调质处理时，其回火温度一般均选取在550~600℃的范围内。回火后得到的显微组织为保持着原马氏体针叶方向的回火索氏体组织，而在共晶团晶界上为回火索氏体及奥氏体。其材料的机械性能大大地超过在同温度下正火所获得的索氏体（见表1）。这主要是由于正火获得的索氏体其渗碳体以层片状的形态，相互间隔排列的方式所组成的混合物。而回火索氏体，则是以质点状的渗碳体弥散地分布在铁素体基体上。因此前者表现得硬而脆，强度稍低，后者不仅强度高，而且其塑性、韧性也比片状者亦有改善。所以球墨铸铁铸件在通过调质处理后可以获得更高的综合机械性能。 表1 球墨铸铁经调质处理和正火处理机械性能的比较 热处理工艺 金相显微组织 (kg/mm2) δ（%） αk(J/cm2) 硬度(HBW) 调质(980℃退火900℃油淬+580℃回火) 回火索氏体+石墨 80~100 1.7~2.7 2.6~3.2 240~340 正火(980℃退火900℃正火+580℃去应