(一)、球墨鑄鐵等溫淬火工藝

1.設(shè)備

目前熱處理使用的許多爐子和淬火槽都可用于球墨鑄鐵等溫淬火。如果被處理的工件為加工后的零件.則需要使用保護(hù)氣氛。此外在淬火時(shí)應(yīng)能將工件轉(zhuǎn)運(yùn)至淬火爐中，才能所希望的機(jī)械性能。為滿足仁述需要，通常使用鹽一鹽法對(duì)工件進(jìn)行等溫淬火。工件懸掛在掛具上，在鹽浴爐中預(yù)熱、加熱、保溫，然后吊運(yùn)到另一鹽溶爐中進(jìn)行等溫淬火。淬火鹽槽的尺寸應(yīng)足夠大，這樣才能淬火時(shí)鹽浴的溫度一致，它的溫差應(yīng)在±5℃之內(nèi)。

一般所用的淬火鹽浴劑，大都由硝酸鈉和硝酸鉀配制而成。在使用時(shí)應(yīng)及時(shí)鹽浴中的污染，通常每周應(yīng)對(duì)淬火劑污染一次。高溫下不能使用標(biāo)準(zhǔn)的過濾系統(tǒng)，應(yīng)將鹽槽冷卻至約200℃，在此溫度下，標(biāo)準(zhǔn)過濾系統(tǒng)才可地使淬火劑滿意的過濾。

2.工藝

要球墨鑄鐵件的等溫淬火性能，一般應(yīng)加大球墨鑄鐵中合金元素的含量。而且還應(yīng)根據(jù)鑄件的具體情況，及對(duì)鑄件機(jī)械性能的要求，試驗(yàn)確定具體工藝。

球墨鑄鐵在奧氏體升溫之前，應(yīng)在350℃下預(yù)熱，這樣做的目的有二：一是除去濕氣；二是減小熱沖擊，避免變形。

球墨鑄件的奧氏體化溫度，根據(jù)鑄件的化學(xué)成分、原始組織及鑄件壁厚及所需機(jī)械性能來確定。既要基體組織奧氏體化。不殘留鐵素體，又要避免奧氏體晶粒過大。一般奧氏體化溫度為850~950℃。要淬火后的機(jī)加工性能，可將奧氏體化溫度降至815~850℃，但這會(huì)使零件的抗磨損性能降低。過高的奧氏體化溫度.會(huì)使奧氏體晶粒粗大，淬火后殘留奧氏體量增加，并呈網(wǎng)狀分布，導(dǎo)致機(jī)械性能降低。因而目前的溫度為880~900℃。

等溫淬火停留的時(shí)間主要由過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w所需的時(shí)間來決定。若時(shí)間不足，必然有一部分過冷奧氏體來不及轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w，隨后空冷時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榇慊瘃R氏體加少量殘留奧氏體，這是不希望的。一般情況下，等溫悴火時(shí)問和奧氏體化時(shí)間一樣，工件斷面厚度越大.則時(shí)間越長。

等溫淬火溫度對(duì)零件機(jī)械性能影響很大。象凸輪、蝸輪等需要高抗磨損的工件，應(yīng)使用較低的淬火溫度(250℃)較高的溫度用于抗沖擊和抗拉強(qiáng)度要求較高的傳動(dòng)零件。

當(dāng)抗沖擊和抗拉強(qiáng)度要求較高時(shí)，控制等溫淬火的溫度是非常重要的。每變化10℃，就會(huì)對(duì)抗沖擊和延仲率產(chǎn)生明顯影響。要控制淬火后工件的硬度.也應(yīng)嚴(yán)格控制淬火時(shí)的溫度。一般情況下.淬火溫度取250~350℃之間，可獲得較高的綜合機(jī)械性能。

(二)、球墨鑄鐵熱處理過程的特點(diǎn)

球墨鑄鐵由于具有良好的強(qiáng)韌性，因而作為結(jié)構(gòu)材料已廣泛的應(yīng)用。近十余年來，馬氏體基體球墨鑄鐵、貝氏體基體球墨鑄鐵及馬氏體一貝氏體基體球墨鑄鐵作為材料也已被廣泛應(yīng)用于磨球、襯板、錘頭及過流部件等件。因此，球墨鑄鐵熱處理已成為提高這些件壽命的重要途徑。

球墨鑄鐵件熱處理與鋼的熱處理基本相似，但由于有石墨相的存在，而且其含硅量較高，因此，又有它本身的特點(diǎn)。

(1)球墨鑄鐵是多元合金，主要是鐵一碳一硅當(dāng)、元素，因此，可以近似用Fe-C-Si三元合金相圖來研究其固態(tài)相變過程。與鋼不同，球墨鑄鐵共析轉(zhuǎn)變是發(fā)生在一個(gè)相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)，攔日之個(gè)溫度范圍內(nèi)同時(shí)存在著鐵素體、奧氏體和石墨(或滲碳體)三相的穩(wěn)定(或介穩(wěn)定)平衡。在馬氏體轉(zhuǎn)變的各個(gè)不同溫度不鐵素體和奧氏體有不同的含碳量，所以，控制不同的加熱溫度和保溫時(shí)間，淬火(正火)后可以獲得不同比例的鐵素體和馬氏體(珠光體)，從而可以大幅度調(diào)整球墨鑄鐵的力學(xué)性能。需要指出，在這個(gè)溫度區(qū)間加熱所的鐵素體，其冷卻后的形態(tài)多為條塊狀、破碎狀和網(wǎng)狀，與通常的牛眼狀鐵素體不同。這種形態(tài)的鐵素體有利于塑性和韌性的提高。

(2)球墨鑄鐵化學(xué)成分對(duì)其臨界溫度有很大的影響。由于對(duì)球墨鑄件性能要求不同，其含硅量的變化也較大，而硅對(duì)臨界溫度范圍的影響是很大的。一般來講，含硅量提高1%可提高共析轉(zhuǎn)變的上臨界點(diǎn)約40℃，可提高其下臨界點(diǎn)約30℃。由此可見：在加熱時(shí)，硅對(duì)上臨界點(diǎn)的影響比下臨界點(diǎn)的影響為大，同時(shí)硅也促使共析轉(zhuǎn)變的臨界溫度范圍變寬。而錳卻降低共析轉(zhuǎn)變穩(wěn)定，錳含量增加100，加熱時(shí)臨界點(diǎn)降低15~18℃，冷卻時(shí)臨界點(diǎn)降低40~50℃。對(duì)于普通球墨鑄鐵與馬氏體球墨鑄鐵，由于錳含量控制較低，故錳對(duì)共析轉(zhuǎn)變臨界溫度的影響可忽略不計(jì)。但對(duì)以硅、錳為主要合金元素的貝氏體球墨鑄鐵，錳的影響不可忽略。

(3)在熱處理過程中，球狀石墨作為球鐵中的一個(gè)相，也參與相變過程。石墨的存在相當(dāng)于一個(gè)“貯碳庫”，在加熱時(shí)，球狀石墨表面的碳會(huì)部分溶入奧氏體中，供應(yīng)其平衡所的碳量，加熱溫度愈高，球狀石墨溶入奧氏體的碳量愈高，故可以通過控制加熱溫度來控制奧氏體的含碳量。淬火冷卻后可以含碳量不同的馬氏體。而奧氏體化后的球墨鑄鐵在共析轉(zhuǎn)變溫度以下緩慢冷卻時(shí)又會(huì)析出石墨，或沉積在原有石墨表面上，或形成退火石墨。如冷卻速度較快時(shí)，其將沿奧氏體晶界析出網(wǎng)狀滲碳體。

從上述球墨鑄鐵熱處理相變特點(diǎn)來看，熱處理時(shí)加熱溫度的選擇是相當(dāng)重要的。由于球墨鑄鐵含硅量較高，其共析轉(zhuǎn)變臨界溫度較高，同時(shí)石墨的導(dǎo)熱性較差，故石墨向奧氏體中的溶解較滲碳體困難。因此，球墨鑄鐵熱處理時(shí)，加熱溫度較高，保溫時(shí)間也較長。隨著奧氏體化溫度的提高，奧氏體含碳量增加，如圖3所示。而隨著奧氏體化溫度奧氏體溶碳量增加，則淬火冷卻后殘余奧氏體數(shù)量也較多。球墨鑄鐵在不同加熱溫度下淬火，經(jīng)過250℃回火后其硬度和沖擊韌性，隨著奧氏體化溫度升高，其硬度趨向提高，沖擊韌性趨向降低。不過奧氏體化溫度進(jìn)一步提高，其硬度與沖擊韌性降低的趨勢則趨向緩和。