铸钢件热处理：细化晶粒、改善组织、提高性能

铸钢件热处理的目的是细化晶粒、改善组织、消除铸造应力、提高力学性能。碳钢铸件的主要热处理方式有退火、正火、淬火、回火、固溶处理、沉淀硬化、消除应力处理和除氢处理。

1.退火

退火是将组织偏离平衡状态的钢加热到工艺预定的某一温度，经保温后缓慢冷却下来，以获得平衡组织的热处理工艺。根据钢的成分和退火目的、要求的不同，退火可分为完全退火、等温退火、球化退火、再结晶退火和去应力退火等。

铸钢件完全退火工艺规范如图6-53所示。

（1）加热 根据铸钢件含碳量，将其加热至临界温度（Ac₃）以上30～50℃。含碳量高的铸钢件加热温度较低，含碳量低的铸钢件加热温度较高。若加热温度过低，则不能完成由珠光体到奥氏体的转变，晶粒不能细化。若加热温度过高，则会使铸钢件的晶粒粗化，可能出现过热组织。

图6-53 铸钢件完全退火工艺规范

（2）保温 保温时间可根据铸钢件的材质和壁厚来确定，要有足够的时间使珠光体向奥氏体进行完全转变，使奥氏体的成分（含碳量）均匀化。一般情况下25mm厚的铸钢件约需1h的保温时间。铸钢件越厚，则保温时间越长。

（3）冷却 保温结束后，铸钢件随炉冷却，待到炉温降至200～300℃时，可以出炉在空气中冷却到常温。

2.正火

正火是将钢加热到Ac₃（亚共析钢）或Ac_cm（过共析钢）以上30～50℃，经过保温一段时间后，在空气中或强制流动的空气中冷却到室温的工艺方法。图6-54所示为铸钢件正火处理工艺规范。

正火比退火的冷却速度快，正火组织的晶粒更细一些，使得奥氏体能在较低的温度下发生共析转变，得到分散度更大的珠光体，使正火处理的铸钢件的冲击韧度高于退火处理的铸钢件。

正火处理具有占炉时间短、生产效率高、力学性能较高的优点。其缺点是铸钢件的内应力比退火时大。正火处理适用于碳的质量分数在0.35%以下的铸钢件。(www.xing528.com)

3.正火+回火

这种热处理方法是将经正火处理并冷到一定温度后的铸钢件，再加热到Ac₁线以下的温度范围并保温一段时间，然后缓慢冷却。回火后的铸钢件内应力得到较完全的消除，晶粒组织稳定，铸钢件塑性得到提高。正火+回火工艺规范如图6-55所示。

图6-54 铸钢件正火处理工艺规范

图6-55 铸钢件正火+回火工艺规范

（1）加热 对于一般铸钢件，将铸钢件均匀升温至Ac₃以上30～50℃。对于形状比较复杂的铸钢件，当温度升到600～800℃时，应缓慢升温或在此温度上保温一段时间后再升温至Ac₃以上30～50℃。如果升温过快，则碳钢铸件在相变过程中伴随有体积变化而产生相变应力，容易使铸钢件产生裂纹。

（2）正火的保温与冷却 升温到Ac₃以上30～50℃以后，有3h左右的均热阶段，然后按铸钢件厚度以40mm／h确定保温时间。保温时间结束即进行空冷，空冷时间与铸钢件壁厚有关，空冷至400～450℃时正火冷却阶段结束。

（3）回火处理 当铸钢件在正火阶段空冷至400～450℃后，重新加热铸钢件至Ac₁线以下的温度范围，并保温一段时间，随炉冷却至400℃打开炉门，冷却至250～300℃时出炉。

4.回火

回火是将淬火或正火后的铸钢件加热到低于临界点Ac₁的某一选定温度，保温一段时间后，以适宜的速率冷却，使淬火或正火后的不稳定组织转变为稳定组织，消除淬火（正火）应力以及提高铸件的塑性和韧性的一种热处理工艺。