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热处理铸件

发布者:南通汉科新能源开发有限公司发表时间:2024-10-14

热处理铸件是一种经过热处理工艺加工的金属铸件,以下是对其的详细介绍:
定义
热处理铸件是将铸造生产出的铸件通过加热、保温、冷却等操作,改变其内部组织结构和性能的工件。其目的是消除铸件的铸造应力、机械性能、提高加工性能和耐腐蚀性等,以满足不同工业领域对铸件的使用要求。
热处理工艺过程
加热阶段
升温速度控制:根据铸件的材质、形状、尺寸和原始组织等因素,合理控制加热速度。对于形状复杂、壁厚不均匀的铸件,加热速度不宜过快,以防止因热应力过大而产生裂纹。一般来说,普通碳钢铸件的加热速度可控制在 50 - 200℃/h 之间,合金钢铸件的加热速度则更慢,通常在 20 - 100℃/h 之间。
加热温度确定:不同的热处理工艺有不同的加热温度要求。例如,退火工艺的加热温度一般在 ac3 或 ac1 以上 20 - 30℃,正火工艺的加热温度则在 ac3 或 accm 以上 30 - 50℃,淬火工艺的加热温度则更高,通常在 ac3 或 ac1 以上 30 - 100℃,具体温度取决于铸件的合金成分。
保温阶段
保温时间计算:保温时间主要取决于铸件的厚度、材质和加热设备的加热效率等因素。一般可通过经验公式或试验确定,通常以每毫米厚度保温 1 - 3min 计算,但对于高合金钢或大型铸件,保温时间可能需要更长。
目的及作用:在保温过程中,铸件内部的组织发生相变,使合金元素充分扩散,以达到均匀化的目的,消除铸造组织中的偏析、带状组织等缺陷,为后续的冷却过程奠定良好的组织基础。
冷却阶段
冷却方式选择:冷却方式是决定热处理铸件性能的关键环节。常见的冷却方式有随炉冷却(退火常用)、空冷(正火常用)、油冷(淬火常用于合金钢)和水冷(淬火常用于碳钢)等。不同的冷却速度会导致铸件获得不同的组织和性能,如快速冷却可以获得马氏体组织,提高铸件的硬度和强度,但也会增加内应力。
作用及优势
机械性能
提高强度和硬度:通过淬火、回火等热处理工艺,可使铸件的强度和硬度显著提高。例如,经过淬火加回火处理的碳钢铸件,其硬度可以提高到 hr0 - 60 之间,强度也会大幅提升,满足一些对强度和硬度要求较高的机械零件的使用需求。
增强韧性和塑性:适当的退火或正火处理可以消除铸件的内应力,其韧性和塑性,使其在承受冲击载荷或变形时不易断裂。例如,对于一些用于承受动态载荷的铸件,如汽车发动机缸体,经过合理的热处理后,能够提高其抗冲击性能和可靠性。
消除铸造缺陷
消除铸造应力:铸件在铸造过程中由于冷却不均匀等原因会产生较大的内应力,这些内应力会降低铸件的尺寸稳定性和机械性能,甚至导致铸件在加工或使用过程中出现裂纹。热处理可以通过加热和冷却过程,使铸件内部的应力得到释放和重新分布,从而消除铸造应力,提高铸件的质量和使用寿命。
组织均匀性:铸造过程中容易出现组织不均匀的情况,如偏析、晶粒粗大等。热处理可以通过加热使合金元素充分扩散,均匀化组织,细化晶粒,提高铸件的综合性能。
提高加工性能
经过热处理的铸件,其硬度和强度分布更加均匀,加工时的磨损减小,加工精度和表面质量更容易保证。例如,对于一些硬度较高的铸件,在加工前进行适当的退火处理,降低其硬度,可提高加工效率,延长寿命。
应用领域
机械制造行业
用于制造各种机械零件,如机床床身、齿轮、轴类零件等。这些零件对强度、硬度、耐磨性和尺寸精度等要求较高,通过热处理可以满足其使用性能要求,提高机械装备的可靠性和使用寿命。
汽车工业
汽车发动机缸体、缸盖、曲轴等关键零部件都需要经过热处理。热处理可以提高这些铸件的强度、耐热性和耐磨性,保证汽车在高速行驶和恶劣工况下的正常运行。
航空航天领域
在航空航天领域,对零部件的质量和性能要求极高。热处理铸件广泛应用于飞机发动机叶片、起落架部件、结构件等,以满足其在高温、高压、高负荷等条件下的使用要求。
热处理铸件通过合理的热处理工艺,能够显著其性能,消除铸造缺陷,提高加工性能,在众多工业领域中发挥着重要作用,是现代制造业中不可或缺的关键环节。

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