水平连铸球铁型材等温淬火热处理工艺及性能研究

摘要

等温淬火球墨铸铁由于具有良好的综合力学性能且密度小、成本低、耐磨性优越，在机械、交通和军事等诸多领域拥有潜在的应用价值，引起了研究学者的广泛关注。等温淬火是一种对金属材料进行热处理的重要方法，具有转变过程易控制、有效消除畸变与脆裂等优点，是近年来研究的热点。
　　 为了了解水平连铸球墨铸铁等温转变过程与热处理工艺对型材组织与性能的影响，本文选用水平连铸球铁型材QT500并经过设计正交试验方案利用箱式电阻炉与等温盐浴炉对其进行等温淬火热处理，通过OM观察分析其微观组织，同时测试型材的硬度、抗拉强度与延伸率，并分析等温淬火工艺对组织性能的影响。结合工艺参数、组织形貌与力学性能的关系，研究讨论淬火组织的转变机理，并获得最佳等温淬火热处理工艺。
　　 研究结果表明：由水平连铸球铁型材得到的淬火组织中，奥氏体化温度决定了组织中的碳含量，对等温转变过程非常重要。随着奥氏体化温度的升高，有利于在等温转变后获得较多的稳定残余奥氏体，但会阻碍铁素体的生长，导致晶粒粗大，易形成二次碳化物，有利于提高延伸率但降低硬度与抗拉强度。奥氏体化时间关系到碳化物的完全溶解与奥氏体化的完全转变，在一定程度上也影响到组织的均匀程度，特别是在奥氏体化温度较低时，对组织影响程度较大。等温淬火温度与时间影响到残余奥氏体的含量及贝氏体等温转变程度，等温淬火温度的降低有利于获得较高的硬度与抗拉强度；反之则有利于提高延伸率。而适宜的等温淬火时间主要是为了保证获得稳定的残余奥氏体与防止高碳奥氏体的分解。根据实验结果得出：在奥氏体化温度860℃、保温时间135min、等温淬火温度285℃、等温时间60min条件下可获得高硬度、高抗拉强度的下贝氏体与少量残余奥氏体组织。在奥氏体化温度910℃、保温时间135min、等温淬火温度355℃、等温时间137min条件下可获得高延伸率且具有良好综合力学性能的上贝氏体与大量残余奥氏体组织。