如何优化奥氏体球墨铸铁的热处理工艺方案？

由于这种材料全部是奥氏体组织，因而在冷却过程中没有相转变发生。为此，钢热处理中的一般淬火或调质工艺，对于这种奥氏体球墨铸铁就成为不可能。然而，通过热处理，可在一定程度上改善材质的性能。

（一） 去除应力退火

由于铸造和机械加工过程引起的应力，可以通过去除应力退火而得到消除。为此，需把铸件加热至620～680℃，保温时间视铸件壁厚而定（每25mm壁厚，保温1h），然后空冷或炉冷。在经机械加工以后，最好是直接使用，不再进行退火。经过焊补的铸件，则应进行去除应力退火。加热至480℃，可去除60%的应力，在加热至680℃退火时，可去除95%的应力。

去除应力退火能影响这种材料的抗拉强度、屈服强度、硬度和伸长率。

（二） 软化退火

在铸件的薄壁处和在金属型铸造时，由于强烈地生成碳化物，使硬度高达190HBS，因而使机械加工困难。此时，伸长率大多在10%以下。

采取软化退火 （加热至950～1040℃，保温0．5～1h，空冷或炉冷），可使碳化物得到良好的形状和分布，甚至可使碳化物发生部分的溶解。在铸件焊补以后，应尽可能快地立即把铸件进行这种退火，这种退火也叫做石墨化退火。此时硬度降至180HBS以下，因而使机械加工变得容易。但是，这种退火工艺不适用于含铬4%以上的奥氏体球墨铸铁。

由于软化退火，通常可使抗拉强度和伸长率得到改善。对于牌号为S NiMn234奥氏体球墨铸铁来说，为了消除碳化锰，除了每25mm壁厚需要保温1h以外，还要另加4h的保温时间，加热温度为900～950℃，随后空冷。

（三） 稳定化退火

如果奥氏体球墨铸铁零件的经常或周期的工作温度超过480℃，建议铸件事先进行稳定化的热处理，以防零件在工作时发生挠曲变形。为此，在870℃至少保温2h，炉冷至540℃，最后进行空冷。

（四） 为得到良好的尺寸稳定性而进行的热处理(www.xing528.com)

通过下列的热处理工艺，可得到良好的尺寸稳定性：在870℃退火，除了每25mm壁厚保温1h外，再另加2h；以不超过50℃/h的冷速炉冷至540℃，在此温度保温，保温时间为每25mm壁厚为1h，然后冷却。此时把铸件进行预加工，再把零件加热至450～480℃，在此温度保温，保温时间为每25mm壁厚保温1h，随后炉冷。接着进行精加工。最后，把精加工后的零件再次加热至260～300℃，保温2h后炉冷。

（五） 淬火与高温回火

正如所指出的那样，通过热处理，可使强度和伸长率得到改善，为此，把铸件从930～1000℃淬入油中或水中。这是因为，在930～1000℃有更多的碳溶入到奥氏体中，并且在淬火时，这些碳还能保留在奥氏体中。因为此时没有相变发生，所以也就没有相变应力，因而也就不可能产生裂纹。

（六） 低温处理和回火，以提高屈服强度

奥氏体基体的独特性能就是屈服强度较低。研究表明，采取低温处理 （-196℃）和随后的回火，可使某些奥氏体球墨铸铁的强度性能得到明显的改善。这种热处理的目的就是使基体组织发生马氏体转变，并随后进行回火处理。在低温处理以前，先在930℃进行退火看来是恰当的。

对于S NiCr202牌号的奥氏体球墨铸铁来说，采用这种处理工艺可使屈服强度提高60%。

这种处理的效果不仅取决于处理前的状态和处理温度，而且还取决于化学成分。显然，除了含碳量以外，Ni、Cr、Si和Mn的含量对于马氏体的形成及奥氏体化以后的强化，都有显著的影响。此外，还要指出的是，抗拉强度和屈服强度的提高，伴随有伸长率呈某种程度的降低。

表13-8示出了S NiCr202奥氏体球墨铸铁进行低温处理 （-196℃）和回火后的性能，并且与未经处理的进行对比，表中还列举了预先进行退火和不进行预先退火的性能对比。

表13-8　S-NiCr202奥氏体球墨铸铁低温处理 （-196℃） 和热处理对力学性能的影响

注 1．成分1：2．57%C，2．21%Si，0．80%Mn，19．6%Ni，1．97%Cr，0．06%Mg；成分2：2．69%C，2．40%Si，0．77%Mn，19．8%Ni，2．40%Cr，0．05%Mg。
2． “热处理方案”中各温度均保温2h。