球墨铸铁会进行哪些热处理工序？

球墨铸铁（Ductile Iron）因其石墨呈球状分布，具有优异的力学性能（如高强度、良好的塑性和韧性），常通过热处理进一步优化组织与性能。

1. 退火（Annealing）

• 目的：消除铸造应力、降低硬度、改善切削加工性，或获得铁素体基体以提高塑性。

• 工艺分类：

  • 完全退火：加热至900-950℃（奥氏体化），缓冷至600℃以下，获得铁素体+球状石墨。

  • 低温退火：加热至720-760℃（共析温度以下），保温后缓冷，主要用于去应力。

2. 正火（Normalizing）

• 目的：提高强度、硬度和耐磨性，获得珠光体基体组织。

• 工艺：加热至880-920℃（奥氏体化），空冷或风冷，得到珠光体（70%以上）+少量铁素体。

• 注意：厚壁件需控制冷却速度，避免心部出现铁素体。

3. 淬火+回火（Quenching & Tempering）

• 目的：显著提高强度、硬度及综合力学性能。

• 工艺：

  1. 淬火：加热至850-900℃后油淬或聚合物淬火，得到马氏体组织（硬度可达HRC 50-60）。

  2. 回火：在550-600℃回火，转化为回火索氏体，平衡韧性与硬度（HRC 25-35）。

• 应用：适用于要求高耐磨性及抗疲劳的零件（如曲轴、齿轮）。

4. 等温淬火（Austempering）

• 目的：获得贝氏体组织，兼具高强度、韧性和耐磨性（抗拉强度可达1000-1600 MPa）。

• 工艺：

  1. 奥氏体化（850-950℃）后快速转入250-400℃盐浴等温60-120分钟。

  2. 直接空冷至室温，避免马氏体转变。

• 优势：变形小、无需回火，适用于复杂形状件（如齿轮、连杆）。

5. 表面热处理

• 感应淬火（Induction Hardening）：

  • 对齿面、轴颈等局部加热后淬火，表面硬度达HRC 55-60，心部保持韧性。

• 激光/火焰淬火：用于局部耐磨性提升。

6. 消除应力退火（Stress Relieving）

• 目的：消除机加工或焊接后的残余应力，防止变形开裂。

• 工艺：500-600℃保温2-4小时，缓冷至室温。

7. 石墨化退火（Graphitizing Annealing）

• 目的：消除白口组织（共晶渗碳体），改善塑性。

• 工艺：加热至950℃以上保温，使渗碳体分解为石墨+铁素体，缓冷至700℃以下。

选择依据

热处理工艺需根据零件用途、基体组织需求及成本综合选择：

• 高韧性需求：退火获得铁素体基体。

• 高强度需求：正火或淬火+回火。

• 综合性能最优：等温淬火（但成本较高）。

• 局部强化：表面淬火。

注意事项

• 球墨铸铁导热性差，加热需缓慢（尤其大件），避免热应力开裂。

• 淬火时优先选用油或聚合物介质，水淬易开裂。

• 严格控制奥氏体化温度和时间，防止晶粒粗大或球状石墨退化。