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退火炉之铸铁的退火处理工艺
[ 人气:5405 日期:2013-6-20 ]
1.退火炉之铸铁的弛力退火处理
几乎所有的铸件在冷却过程中都会产生热应力,在热处理过程中,特别正常化处理和退火处理之后均会成内应力,内应力发生的主要原因在于铸件的内部肉厚不同,在急速冷却过程中由于热降的差异发生,肉厚不同会使每一个不分的收缩各异,因而引起了所谓内应力,冷的部分具有较高的潜变长度,而热的部分其长度较低,故热的部分就会在冷的部分收缩后形成热点造成部份的变形,变形部分之强度,随着变形度的增加而提高,最后再不能进一步变形时,铸件内部形成某种程的弹性应力,甚至塑性应变,即为内应力,此应力几乎可高达与抗拉强度等值,一且由于任何外在的原因使局部应力超过抗拉强度的时候,此类铸件很容易因而造成破裂,热处理是消除内应力最重要的一种方法,主要程序是升高温度,令所有铸建在非常均匀而缓慢的情况下,加热及冷却。
退火炉的退火温度的高低,主要视铸件的组成部分,以及必须消的强度量而定,甚至必须考虑组织的可能变化,最适合的退火温度可大致归纳如下:对非合金性的铸铁而言,约在500~575℃之间,对于低筋性的铸铁而言,大约在550~600℃之间,对高合金铸铁而言则在600~650℃之间,炉内的温度分布,必须尽可能的均匀以避免存在温度梯度,不论任何情况下,用于退火的火焰或热气体,不能直接喷向铸件,以避免在加热的时候,薄壁的部分在次引起热应力,而增加残留应力的存在量,进而引起破裂,在到达退火温度后的第一小时内大部分的内应力均会消除,则视铸件的厚薄而定,一般而言铸件厚度每增加25mm必须增加一小时的退火时间。
2.退火炉之铸铁的软化退火处理   灰铸铁与球状石墨铸铁软化退火,事实上是一种针对碳化物分解的热处理,对非合金性及低合金铸铁而言,铁碳所形成的碳化物并非是一种稳定相,在高温中经过一段足够长的时间,碳化物分解成为石墨、肥力铁或沃斯田铁,此类分解过程就是一般所谓的软化热处理,同时也是制造展性铸铁的主要程序,灰铸铁里的碳化物主要分两类,第一类是在凝固过程中形成的共晶碳化物(EutecticCarbide,一般称之为自由碳化物(FreeCarbide。软化处理主要分成两个步骤,及第一段石墨化及第二段石墨化,共晶碳化物之分解为第一段石墨化,波来铁分解为肥力铁与石墨之步骤为第二段石墨化。
 第一段石墨化处理的目的在于消除共晶雪明碳铁,因此当灰铸铁或者球状石墨铸铁,再凝固过程中,石墨形成不完全,大部分都会形成共晶雪明碳铁,在铸件的角落和锐边处,由于冷却速率较快,或以金属模铸造时激冷效果均会产生共晶雪明碳铁,另当硅的含量不够,或接种的处理不良都会产生硬点,或形成碳化物,如果铸铁内具碳化物的稳定元素,儒Cr、V或太高之锰含量时,也会形成相同的结果,如果是由于成分的配合不恰当,晶界形成共晶碳化物,则铸件的肉原对碳化物之形成不会产生之影响,此类碳化物在某一个温度范围内相当的不稳定,其分解速度随着温度的降低而急速的减小,且随着温度的升高而急速的增加。第一段石墨化的温度不宜太低,其温度范围大约在850℃至950℃之间,对球状石墨铸铁而言,由于需要较高的韧性,因此温度不宜超过920℃,以免发生沃斯田铁初晶,退火的时间必须加长,退火时间的长短不仅由退火温度来决定,同时需考虑铸铁的种类成分,甚至要考虑碳化物的种类,一般而言退火时间可由2~15小时,为了避免脱碳,同时考虑经济上的效益,退火时间应尽可能地缩短,石墨化元素如硅及微量的铜可加速雪明碳铁的分解,而碳化物的稳定元素,如铬、铝、铜,在正常情况下会严重地延迟石墨化的时间。
   第二段石墨化处理的目的是消除或减少波来铁,其主要作用在于分解波来铁,或者经过第一段石墨化处理后,在冷却过程中,防止波来铁的再形成,第二段石墨化处理可见图2-1中,应与第一段石墨化里共同进行,假如无共晶碳化物存在,也可单独进行,主要的执行步骤,是在变态温度以下非常缓慢的冷却,或者在变态温度以下保持一段时间,对球状石墨铸铁而言,肥粒铁化后的组织对性质有非常大的影响,对灰铸铁而言,肥粒铁系的组织单使材料变软而已,雪明碳铁的分解速率随着温度之增加而增加,此现象与第一段石墨化处理结果相似。温度超过变态温度范围,则有部分的组织发生沃斯田铁化,冷却时,可在次形成波来铁,当温度超过600℃时,波来铁分解非常迅速。直到其完全分解为止,退火炉退火时间需要8至12小时,当温度超过某一临界点时,此肥粒铁的生长速率会得到相反的效果,可见要完全成肥粒铁化所需要的退火时间在4~24小时之间,温度则在680~740℃之间。
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