铸钢件热处理作业指导书

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1、 QP-12.10.9-011柳州金特机械有限公司铸钢件热处理作业指导书编 制 审 核 批 准 2012 年 10 月QP-12.10.9-012铸钢件热处理作业指导书1.1.目的目的保证热处理质量。2.2.热处理方式热处理方式按加热和冷却条件不同，铸钢件的主要热处理方式有：退火、正火、均匀化处理、淬火、回火、固溶处理、沉淀硬化、消除应力处理及除氢处理。3.3.热处理操作要求热处理操作要求3.13.1退火退火退火是将铸钢件加热到 Acs 以上 2030，保温一定时间，冷却的热处理工艺。退火的目的是为消除铸造组织中的柱状晶、粗等轴晶、魏氏组织和树枝状偏析，以改善铸钢力学性能。碳钢退火后的组织：亚

2、共析铸钢为铁素体和珠光体，共析铸钢为珠光体，过共析铸钢为珠光体和碳化物。适用于所有牌号的铸钢件。图 11 为几种退火处理工艺的加热规范示意图。表 l1 为铸钢件常用退火工艺类型及其应用。表 1-2 铸钢件退火工艺及退火后的硬度。图 11 为几种退火处理工艺的加热规范示意图QP-12.10.9-013类别主要内容规格应用范围完全退火细化组织，软化铸 态组织，消除铸件内 应力加热到 Ac3以上3050，保温后， 炉冷（对高合金或厚 大铸件冷速度控制小 于 50/h） ，炉冷至 小于 500后空冷一般工程用钢及低合 金钢铸件不完全退火降低硬度，改善切削 性能，消除应力，但 组织细化程度略低于 完全退

3、火加热到 Ac1以上3050，保温后， 炉冷（对高合金或厚 大铸件冷速度控制小 于 50/h） ，炉冷至 小于 500后空冷由于加热温度低、工 艺过程短，提高了热 处理炉的利用率，故 使用较广 对于工具钢或其他特 殊条件的过共晶钢铸 件，可作为淬火前的 预处理球化退火使碳化物球化，降低 硬度，改善切削性能加热到 Ac1以上2040，保温后， 冷却到略低于 Ac1， 可再次重复上述过程 数次后再缓冷共析钢或过共析钢铸 件，可作为淬火前的 预处理均匀化退火 （工艺代号： 5111d）消除晶内偏析和枝晶 偏析，使铸钢成分和 组织均匀化加热到 Ac3以上120200，保温足 够长时间后，空冷合金钢铸件

4、只有在必 要时使用，因所需时 间长、热消耗大、成 本高，且长时间处于 高温下，铸件表面氧 化脱碳严重低温退火 （消除应力退火） （工艺代号： 5111e）消除内应力，便之达 到稳定状态加热到 Ac1以下100200，保温后 空冷或炉冷至200300后出炉一般铸钢件常用表 l1 为铸钢件常用退火工艺类型及其应用保温材质牌号含碳量 （质量分数， %）退火温度/铸件壁 厚/mm时间/h冷却方式硬度 HBSZG230450 ZG270500 ZG35SiMn IE1076 IE10740.200.30 0.350.38 0.350.38 0.250.33 0.190.27880850 850820 8

5、50820 880850 88085030 301001 每增加 30mm， 增加 1h炉冷至620后 出炉空冷133156 143187 143187 133156 133156生产中大件或特大件的保温时间按每增加 100mm 保温时间增加 2 4h 计算，可根据具体 实际情况而定。表 1-2 铸钢件退火工艺及退火后的硬度QP-12.10.9-0143.23.2正火正火正火是将铸钢件目口热到 Ac。温度以上 3050oC 保温，使之完全奥氏体化，然后在静止空气中冷却的热处理工艺。图 12 为碳钢的正火温度范围示意图。表 1-3 铸钢件正火工艺及退火后的硬度，表 1-4 常用低合金铸件正火或正

6、火+回火工艺及硬度。正火的目的是细化钢的组织，使其具有所需的力学性能，也司作为以后热处理的预备处理。正火与退火工艺的区别有两个：其一是正火加热温度要偏高些；其二是正火冷却较快些。经正火的铸钢强度稍高于退火铸钢，其珠光体组织较细。一般工程用碳钢及部分厚大、形状复杂的合金钢铸件多采用正火处理。图 12 为碳钢的正火温度范围示意图正火可消除共析铸钢和过共析铸钢件中的网状碳化物，以利于球化退火；可作为中碳钢以及合金结构钢淬火前的预备处理，以细化晶粒和均匀组织，从而减少铸件在淬火时产生的缺陷。回火 材质牌号含碳量 （质量分数， %）正火温度/温度/冷却方式硬度 HBSZG230450 ZG270500

7、HT200 IE1076 IE10740.200.30 0.350.38 3.203.40 0.250.33 0.190.27880850 850820 800780 880850 880850 550650 550650 550650133156 143187 170220 133156 133156铸件形状复杂者可在正火后回火，一般不必回火。QP-12.10.9-015表 1-3 铸钢件正火工艺及退火后的硬度钢号正火温度/回火温度/硬度 HBSZG40Mn ZG40Mn2 ZG50Mn2 ZG20Mn ZG35SiMn ZG20MnMo ZG35SiMnMo ZG40Crl ZG35Crl

8、Mo ZG42CrlMo ZG35CrMnSi ZG55CrMnMo850870 850870 820840 900930 860880 900920 880900 830850 860880 850870 850900 840870550620 550600 590650 580600 600620 550660 550650 520680 550600 550600 550600 460650163 179 156 156 212 217 注：1.实际生产中大型铸钢件采用的正、回火温度常略高于表中的数据。2.本表钢号采用标准：JB/T64021992。表 1-4 常用低合金铸件正火或正火+

9、回火工艺及硬度3.33.3淬火淬火淬火是将铸钢件加热到奥氏体化后(Ac。或 Ac#8226;以上)，保持一定时间后以适当方式冷却，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。常见的有水冷淬火、油冷淬火和空冷淬火等。铸钢件淬火后应及时进行回火处理，以消除淬火应力及获得所需综合力学性能。图 13为淬火回火工艺示意图。表 1-5 铸钢件淬火、回火工艺及硬度。表 1-6 常用低合金铸件调质工艺及硬度。图 13 为淬火回火工艺示意图铸钢件淬火工艺的主要参数：(1)淬火温度：淬火温度取决于铸钢的化学成分和相应的临界温度点。图 13 为铸钢件淬QP-12.10.9-016火工艺温度范围示意图。原则上，亚共析铸钢淬火

10、温度为 Ac。以上 2030oC，常称之为完全淬火。共析及过共析铸钢在 Ac。以上 3050oC 淬火，即所谓亚临界淬火或两相区淬火。这种淬火也可用于亚共析钢，所获得的组织较一般淬火的细，适用于低合金铸钢件韧化处理。(2)淬火介质：淬火的目的是得到完全的马氏体组织。为此，铸件淬火时的冷却速率必须大于铸钢的临界冷却速率。否则不能获得马氏体组织及其相应的性能。但冷却速率过高易于导致铸件变形或开裂。为了同时满足上述要求，应根据铸件的材质选用适当的淬火介质，或采用其他冷却方法(如分级冷却等)。在 650400oC 区间钢的过冷奥氏体等温转变速率最快，因此铸件淬火时应保证在此温度内快冷。在 Ms 点以下

11、希望冷却缓慢一些，以防止淬火变形或开裂。淬火介质通常采用火、水溶液、油和空气。在分级淬火或等温淬火时，采用热油、熔融金属、熔盐或熔碱等。含碳量（质量分 数，%）和材质牌 号淬火温度/回火温度/回火后硬度 HBS0.350.45 （小实验件）850830 （水淬）300400 400450 510550 540580 580640364444 321415 241286 228269 1922280.450.55 （小实验件）830810 （水、油淬）550630 450 550 650 -220240269 248 228 -ZG270500 （0.300.40） （一般生产常 用工艺规程）8

12、40880 （水、油淬）520550 530560 540570 550580229269 217255 207241 187229ZG310570 （0.400.50） （一般生产常 用工艺规程）820840 （水、油淬）530560 550580 560590 570600229269 217255 207241 187229表 1-5 铸钢件淬火、回火工艺及硬度QP-12.10.9-017钢号淬火温度/回火温度/HBSZG40Mn2 ZG35SiMn ZG35SiMnMo ZG40Crl ZG35CrlMo ZG42CrlMo ZG50CrMo ZG30CrNiMo ZG34Cr2Ni2

13、Mo830850 860880 840860 830850 850880 850860 830860 860870 840860530600 580600 550650 520680 590610 550600 540680 600650 550600269302195 200250 200270220 241341表 1-6 常用低合金铸件调质工艺及硬度3.43.4回火回火回火是将淬火或正火后的铸钢件加热到 Ac，以下的某一选定温度，保温一定时间后，以适宜的速率冷却，使淬火或正火后得到的不稳定组织转变为稳定组织，消除淬火(或正火)应力以及提高铸钢的塑性和韧性的一种热处理工艺。通常淬火加高温回

14、火处理的工艺称之为调质处理。淬火后的铸钢件必须及时进行回火，而正火后的铸钢件必要时才予以回火处理。回火后铸钢件的性能取决于回火温度、时间及次数。随着回火温度的提高和时间的延长，除使铸钢件的淬火应力消除外，还使不稳定的淬火马氏体转变成回火马氏体、托氏体或索氏体，使铸钢的强度和硬度降低，而塑性显著地提高。对一些含有强烈形成碳化物的合金元素(如铬、钼、钒和钨等)的中合金铸钢，在 400500oC 回火时出现硬度升高、韧性下降的现象，称为二次硬化，即回火状态铸钢的硬度达到最大值。一般有二次硬化特性的中合金铸钢需要进行多次(13 次)回火处理。铸钢件的回火按温度不同可分为低温回火和高温回火。(1)低温回

15、火：一般在 150250oC 温度范围内进行。回火后可空冷、油冷或水冷。其目的是在保留铸件高强度和硬度的条件下，消除淬火应力。主要用于渗碳、表面淬火及要求高硬度的耐磨铸钢件。(2)高温回火：高温回火温度为 500650oC，保温适当时间后冷却。主要用于在淬火或正火后调铸钢的组织，使之兼有高强度和良好韧性的碳钢和低、中合金钢铸件。回火脆性是制定合金钢铸件回火工艺时必须注意的问题。在下列两个温度范围内均可发生。在 250400oC 发生的脆性：经淬火成为马氏体组织的铸钢，在此温度范围内都会产生回火脆性。如稍高于此脆性温度区回火，则可消除此回火脆性。而且以后再在上述温度范围内回火时，也不会再出现回火脆性，故常称之为第一类回火脆性。QP-12.10.9-018在 400500oC(甚至 650oC)发生的脆性：这对多数低合金铸钢都会发生，即发生铸钢的高温回火脆性。如将已在此温度范围内产生脆性的铸钢件再加热到 600oC(或 650oC)以上，之后在水或油中快冷，即可消除此种脆性。然而已消除脆性的铸件，如又加热到产生回火脆性的温度，脆性又会出现。这常称之为第二类回火脆性。3.53.5固溶处理