正火熱處理低合金珠光體耐磨鋼

正火熱處理低合金珠光體耐磨鋼

  WC一0．55％～0．9％的高碳鉻錳鉬鋼，經(jīng)正火和回火熱處理可得到珠光體基體。鉻錳鉬

珠光體耐磨鋼具有好的韌度和抗沖擊疲勞性能，高的加工硬化能力；并因只含有較少的不昂

貴的合金元素且不需經(jīng)過復(fù)雜的熱處理而具有較低的生產(chǎn)成本。

  高碳鉻錳鉬珠光體耐磨鑄鋼用于一定沖擊載荷的磨料磨損工況，如E型磨煤機(jī)的空心

大磨球及球磨機(jī)襯板。較典型的牌號(hào)是ZG85Cr2MnM0，有代表性的高碳鉻錳鉬珠光體耐磨

鑄鋼的化學(xué)成分與力學(xué)性能見表3．108。

  鉬礦球磨機(jī)中不同耐磨鋼襯板耐磨性對(duì)比試驗(yàn)見圖3．127。從中可見，鉻鉬珠光體耐磨

鋼襯板的使用壽命高于高錳鋼，低于555～601HBW的鉻鉬馬氏體耐磨鋼襯板，即使珠光體 鑄鋼件的鑄態(tài)組織決定于其化學(xué)成分和凝固結(jié)晶過程。一般來說，鑄鋼件易產(chǎn)生較嚴(yán)重

的枝晶及偏析，組織極不均勻，尤以高合金鑄鋼件更為明顯。此外，由于鑄鋼件結(jié)構(gòu)和壁厚

的差異，同一鑄件的各部位往往有不同的組織結(jié)構(gòu)、并殘留相當(dāng)大的內(nèi)應(yīng)力。因此，鑄鋼件

(尤其是合金鑄鋼件)一般都以熱處理狀態(tài)供貨。

    由于鑄造組織的特點(diǎn)，鑄鋼件的熱處理往往與化學(xué)成分類同的鍛件或軋材不盡相同。鑄

鋼件熱處理的特點(diǎn)如下。

    ①鋼件的鑄態(tài)組織中，常有粗大的枝晶及偏析。熱處理時(shí)，其加熱溫度應(yīng)稍高于類同

成分的鍛鋼件，其奧氏體化保溫時(shí)間也要適當(dāng)延長。

    ②一些合金鑄鋼件的鑄態(tài)組織偏析嚴(yán)重。為消除其對(duì)鑄件最終處理的影響，需予以均

勻化處理。

    ③鑄鋼件的形狀復(fù)雜，壁厚相差大，必須考慮截面效應(yīng)所導(dǎo)致的試樣與實(shí)際鑄件在組

織和性能上的差異。

    ④鑄鋼件凝固冷卻后，各部位都有不同程度的鑄造應(yīng)力。

    ⑤鑄鋼件熱處理時(shí)，必須根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)合理堆放，盡量避免鑄件變形。

    鑄鋼件的主要熱處理方式有：退火、正火、均勻化處理、淬火、回火、固溶處理、沉淀

硬化、消除應(yīng)力處理及除氫處理。各種熱處理的主要特點(diǎn)及適用范圍見表4．1。

4．2鑄鋼件的表面熱處理

    表面熱處理包括表面淬火和化學(xué)熱處理。常用的表面淬火工藝有感應(yīng)加熱淬火和火焰加

熱淬火。其特點(diǎn)是只對(duì)鑄件表面實(shí)行淬火處理，使之具有高的硬度，而心部則基本上保持原

來的組織和性能，不受其影響�；瘜W(xué)熱處理是通過改變鑄件表層的成分和組織，達(dá)到改善鑄

件耐磨或耐蝕等性能。

    一般來說，鑄鋼件由于受形狀、尺寸和表面粗糙度的限制，實(shí)行表面淬火和化學(xué)熱處理

時(shí)需考慮的因素較多，故只在特殊條件下采用。

4．2．1  鑄鋼件的表面淬火

    (1)感應(yīng)加熱表面淬火

    該方法是利用磁感應(yīng)原理和交流電的肌膚效應(yīng)，使零件表面部分迅速加熱到相變溫度以

上，隨后予以水冷或油冷，以獲得所需的表面淬火組織。

    感應(yīng)加熱具有加熱快、保溫時(shí)間短的特點(diǎn)，因而鑄鋼件原始組織對(duì)淬火的結(jié)果有很大的

影響。如鑄件經(jīng)淬火+回火處理所得索氏體組織或經(jīng)正火所得細(xì)珠光體組織，均可在較低的

溫度下迅速地轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體和均勻化。這樣經(jīng)表面淬火后容易獲得較薄的淬硬層。反之，如

鑄鋼原始組織粗大，奧氏體轉(zhuǎn)變、碳化物的溶解及均勻化均需要較高的溫度或較長的保溫時(shí)

間，則鑄件表面淬火時(shí)容易發(fā)生晶粒長大或得不到滿意的結(jié)果。為此，鑄鋼件在實(shí)行感應(yīng)表

面淬火前，必須經(jīng)預(yù)處理(調(diào)質(zhì)或正火)。

    鑄件表面感應(yīng)加熱淬火后均需回火，以減少淬火應(yīng)力和降低脆性�；鼗鸱绞接袪t中回

火、感應(yīng)加熱回火和自回火等。自回火時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制噴液冷卻的時(shí)間，以便利用鑄件內(nèi)殘留

的熱量將淬火層重新加熱到回火溫度。

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  (2)火焰加熱表面淬火

  其實(shí)質(zhì)是利用高溫火焰將工件表面迅速加熱到臨界點(diǎn)以上，隨即水冷或油冷。其特點(diǎn)是

適于處理異形、大型工件(對(duì)鑄鋼件亦適用)，此外其淬硬層較深，且可調(diào)范圍寬(2～

8mm)，過渡區(qū)硬度變化緩和。但鑄件容易氧化，過熱時(shí)尤為顯著。

4．2．2鑄鋼件的化學(xué)熱處理

    鑄鋼件的化學(xué)熱處理是將鑄件置人含有滲入元素的介質(zhì)中加熱，通過滲入的活性原子被

鑄件表面吸收及向金屬內(nèi)部擴(kuò)散的方式，來改變鑄件表面的成分和性能。因此，化學(xué)熱處理

工藝常用于要求心部有良好的力學(xué)性能而表面要求耐磨、耐腐蝕和高的疲勞強(qiáng)度、抗咬合性

能的專用鑄鋼件。由于化學(xué)熱處理是在鑄件機(jī)加工后進(jìn)行的，所以一般不作為鑄件供貨熱處

理，且在生產(chǎn)中應(yīng)用并不廣泛。常用的化學(xué)熱處理如下。

  (1)滲碳

  使鑄件表面層包含碳的擴(kuò)散處理工藝。鑄鋼件經(jīng)滲碳后，可提高鑄件表面硬度、耐磨性和疲

勞強(qiáng)度。一般用于軸、齒輪等鑄件。根據(jù)滲碳劑分類，包括氣體滲碳、液體滲碳和固體滲碳。

  滲碳工藝只限于含C0．2％以下的低合金鋼鑄件。為使?jié)B碳后的鑄件心部達(dá)到所規(guī)定的

力學(xué)性能，滲碳后鑄件一般均應(yīng)淬火和回火。

  (2)滲氮(氮化)

  使鑄件表面氮富集飽和的熱處理工藝。旨在提高工件表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、抗

咬合性以及改善抗大氣腐蝕性能。其優(yōu)點(diǎn)是滲氮溫度低(550～600℃)，鑄件變形小。但處

理時(shí)間長，滲層脆性大。一般含有鋁、鉻、釩、鈦、鉬和鎢等合金元素的中低合金鋼、耐蝕

不銹鋼和鑄造熱模具鋼等均適合氮化處理。

  為保證鑄件心部具有必要的力學(xué)性能和金相組織，減少滲氮后變形，鑄件在滲氮前需

進(jìn)行預(yù)處理。通常的預(yù)處理是調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)的回火溫度至少要比滲氮溫度高l0℃。此外，

滲氮前還必須清除鑄件表面的油污、銹斑和雜物。常用的簡便清洗方法是將鑄件浸入含

有Na2C03 10％的水溶液中，煮沸8～10min，然后用清水反復(fù)洗滌，洗后擦干。

  常用的滲氮工藝有氣體滲氮、液體滲氮、氣體軟氮化和離子滲氮等。