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常見(jiàn)鑄鐵件去應(yīng)力退火工藝
第一節(jié) 去應(yīng)力退火熱處理
去應(yīng)力退火就是將鑄件在一定的溫度下保溫，然后緩慢冷卻，以消除鑄件中的鑄造殘留應(yīng)力。對(duì)于灰口鑄鐵，去應(yīng)力退火可以穩(wěn)定鑄件幾何尺寸，減小切削加工后的變形。對(duì)于白口鑄鐵，去應(yīng)力退火可以避免鑄件在存放、運(yùn)輸和使用過(guò)程中受到振動(dòng)或環(huán)境發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生變形甚至自行開(kāi)裂。
一、鑄造殘留應(yīng)力的產(chǎn)生
鑄件在凝固和以后的冷卻過(guò)程中要發(fā)生體積收縮或膨脹，這種體積變化往往受到外界和鑄件各部分之間的約束而不能自由地進(jìn)行，于是便產(chǎn)生了鑄造應(yīng)力。如果產(chǎn)生應(yīng)力的原因消除后，鑄造應(yīng)力隨之消除，這種應(yīng)力叫做臨時(shí)鑄造應(yīng)力。如果產(chǎn)生應(yīng)力的原因消除后鑄造應(yīng)力仍然存在，這種應(yīng)力叫做鑄造殘留應(yīng)力。
鑄件在凝固和隨后的冷卻過(guò)程中，由于壁厚不同，冷卻條件不同，其各部分的溫度和相變程度都會(huì)有所不同，因而造成鑄件各部分體積變化量不同。如果此時(shí)鑄造合金已經(jīng)處于彈性狀態(tài)，鑄件各部分之間便會(huì)產(chǎn)生相互制約。鑄造殘留應(yīng)力往往是這種由于溫度不同和相變程度不同而產(chǎn)生的應(yīng)力。
二、去應(yīng)力退火工藝
為了提高去應(yīng)力退火的實(shí)際效果，加熱溫度最好能達(dá)到鑄件最后一次完全卸載溫度。在低于最后一次完全卸載溫度時(shí)，加熱溫度越高，應(yīng)力消除越充分。但是，加熱溫度過(guò)高，會(huì)引起鑄件組織發(fā)生變化，從而影響鑄件的性能。對(duì)于灰鑄鐵件，加熱溫度過(guò)高，會(huì)使共析滲碳體石墨化，使鑄件強(qiáng)度和硬度降低。對(duì)于白口鑄鐵件，加熱溫度過(guò)高，也會(huì)使共析滲碳體分解，使鑄件的硬度和耐磨性大幅度降低。
普通灰鑄鐵去應(yīng)力退火的加熱溫度為550℃。當(dāng)鑄鐵中含有穩(wěn)定基體組織的合金元素時(shí)，可適當(dāng)提高去應(yīng)力退火溫度。低合金灰口鑄鐵為600℃，高合金灰口鑄鐵可提高到650℃。加熱速度一般為60～100℃/h。保溫時(shí)間可按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： H＝鑄件厚度/25＋H'，式中鑄件厚度的單位是毫米，保溫時(shí)間的單位是小時(shí)，H'在2～8范圍里選擇。形狀復(fù)雜和要求充分消除應(yīng)力的鑄件應(yīng)取較大的H'值。隨爐冷卻速度應(yīng)控制在30℃/h以下，一般鑄件冷至150～200℃出爐，形狀復(fù)雜的鑄件冷至100℃出爐。表1為一些灰鑄鐵件的去應(yīng)力退火規(guī)范，供參考。
表1 一些灰鑄鐵件的去應(yīng)力退火規(guī)范
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鑄件類別 |
鑄件質(zhì)量t |
鑄件厚度mm |
熱處理規(guī)范 |
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|
裝爐溫度℃ |
加熱速度℃/h |
退火溫度℃ |
保溫時(shí)間h |
冷卻速度℃/h |
出爐溫度℃ |
|||
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鼓風(fēng)機(jī)機(jī)架等具有復(fù)雜外形并要求精確尺寸的鑄件 |
＞1.5 |
＞70 |
200 |
75 |
500～550 |
9～10 |
20～30 |
＜200 |
|
40～70 |
200 |
70 |
450～500 |
8～9 |
20～30 |
＜200 |
||
|
＜40 |
150 |
60 |
420～450 |
5～6 |
30～40 |
＜200 |
||
|
機(jī)床床身等類似鑄件 |
＞2.0 |
20～80 |
＜150 |
30～60 |
500～550 |
3～10 |
30～40 |
180～200 |
|
較小型機(jī)床鑄件 |
＜0.10 |
＜60 |
200 |
100～150 |
500～550 |
3～5 |
20～30 |
150～200 |
|
筒形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單鑄件 |
＜0.30 |
10～40 |
90～300 |
100～150 |
550～600 |
2～3 |
40～50 |
＜200 |
|
紡織機(jī)械等小型鑄件 |
＜0.05 |
＜15 |
150 |
50～70 |
500～550 |
1.5 |
30～40 |
150 |
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