CN112593056A - 一种球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，包括如下步骤：将处于室温的球墨铸铁活塞铸件装入预热设备，进行三段式预热；将球墨铸铁活塞铸件加热使其基体全部转变为奥氏体并均匀化；出炉后迅速放入油溶剂冷却介质中，急冷后从油溶剂冷却介质中取出；将球墨铸铁活塞铸件置于风冷设备中，将风冷到室温后的球墨铸铁活塞铸件取出并进行回火处理，获得球墨铸铁活塞铸件。本发明工艺设计合理，使得奥氏体化更为充分，并且可以得到更加细小的奥氏体晶粒；淬火后得到均匀分布马氏体的组织结构，并根据需求可通过工艺参数的调整进一步得到细小、粗大短针状马氏体两种组织结构，克服传统铸铁活塞铸件的热处理工艺存在的均匀性差问题。
Description
技术领域
本发明涉及铸件加工技术领域，尤其涉及一种球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺。
背景技术
等温淬火球墨铸铁由于具有综合力学性能高、工艺性能好而被广泛应用于汽车工业，如应用于柴油机的活塞铸件。大量研究表明，改变等温方式与等温温度会使得显微组织、发生复杂的变化。一般来说，ADI的显微组织主要由石墨、贝氏体及残余奥氏体组成，以上各相的含量及形貌与等温淬火温度和时间具有较大的关系。当等温温度在350-400℃时，显微组织为石墨、少量羽毛状的上贝氏体加较大量的残余奥氏体，其韧性较好而强度较低；当等温温度为200-350℃时，显微组织多为石墨、针状下贝氏体加少量残余奥氏体，其强度较高而韧性较低。上述单一的等温方式均难以获得最佳的强韧性组合，因而，多相等温淬火球墨铸铁工艺应运而生。其旨在急冷过程中产生部分马氏体，随后等温一定时间后空冷，从而获得石墨、马氏体、贝氏体及残余奥氏体的多相组合。
研究表明，急冷过程中若先形成部分马氏体，将能对后期贝氏体形核起到促进作用。此外，先形成的马氏体可以起到分割球墨铸铁基体、细化后续形成的贝氏体的作用。这对提升球墨铸铁的综合力学性能，进而加速其在活塞铸件的商业应用至关重要。
现有的应用于柴油机的活塞铸件，由于热处理工艺设计不够合理，其铸态组织不能形成均匀分布马氏体的组织结构，存在铸造偏析，有较大的不均匀性。因此，需要进行优化改进。
发明内容
本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，该球墨铸铁活塞铸件的原料按质量百分比计，包含3.2-4％的C、2.3-3.2％的Si、0.3-0.6％的Mn、0.05-0.1％的P、0.1-0.3％的S、0.1-0.3％的Mo、0.2-0.5％的Cu，余量为Fe；
该球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺包括如下步骤：
S1、将处于室温的球墨铸铁活塞铸件装入预热设备，预热设备设有三段式加热区，分别对球墨铸铁活塞铸件进行三段式预热：第一次加热至400-420℃，保温15-30min；第二次加热至500-520℃，保温15-30min；第三次加热至600-650℃，保温30-60min，使球墨铸铁活塞铸件温度均匀化；
S2、预热结束后，将球墨铸铁活塞铸件加热至935-945℃，保温45-55min，使球墨铸铁活塞铸件基体全部转变为奥氏体并均匀化；
S3、将球墨铸铁活塞铸件出炉后迅速放入油溶剂冷却介质中，急冷时间控制在26-32s，使球墨铸铁活塞铸件降温至500-550℃，从油溶剂冷却介质中取出；
S4、将球墨铸铁活塞铸件置于风冷设备中，风冷设备的出风端通入预热设备的第一段加热区；
S5、将风冷到室温后的球墨铸铁活塞铸件取出并进行回火处理，获得组织为细小短针状马氏体、少量残余奥氏体的球墨铸铁活塞铸件。
进一步地，如上所述球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，步骤S1中，所述预热设备的底部设有用于传送球墨铸铁活塞铸件的耐高温循环输送带，通过控制耐高温循环输送带的传送速度来控制球墨铸铁活塞铸件在各个加热区的加热时间。
进一步地，如上所述球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，步骤S1中，预热设备设有三段式加热区，分别对球墨铸铁活塞铸件进行三段式预热：第一次加热至410℃，保温20min；第二次加热至510℃，保温25min；第三次加热至630℃，保温40min，使球墨铸铁活塞铸件温度均匀化。
进一步地，如上所述球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，步骤S2中，将球墨铸铁活塞铸件加热至940℃，保温50min，使球墨铸铁活塞铸件基体全部转变为奥氏体并均匀化。
进一步地，如上所述球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，步骤S3中，将球墨铸铁活塞铸件出炉后迅速放入油溶剂冷却介质中，急冷时间控制在26-32s，使球墨铸铁活塞铸件降温至520℃，从油溶剂冷却介质中取出。
进一步地，如上所述球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，步骤S3中，所述油溶剂冷却介质的温度为20-30°。
进一步地，如上所述球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，步骤S4中，所述风冷设备的进风端设有高速风机。
进一步地，如上所述球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，步骤S5中，所述回火处理的回火温度为500-520℃，保温60-80min，之后出炉空冷。
本发明的有益效果是：
1、本发明球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺设计合理，使得奥氏体化更为充分，并且可以得到更加细小的奥氏体晶粒；淬火后得到均匀分布马氏体的组织结构，并根据需求可通过工艺参数的调整进一步得到细小短针状马氏体和粗大短针状马氏体两种组织结构，克服传统铸铁活塞铸件的热处理工艺存在铸造偏析、有较大的不均匀性的问题。
2、本发明通过设置与预热设备连通的风冷设备，能够回收利用球墨铸铁活塞铸件冷却过程中释放热量，节能环保。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中球墨铸铁活塞铸件经工艺处理后的微观结构图；
图2为实施例2中球墨铸铁活塞铸件经工艺处理后的微观结构图；
图3为对比例1中球墨铸铁活塞铸件经工艺处理后的微观结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例为一种球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，该球墨铸铁活塞铸件的原料按质量百分比计，包含3.6％的C、2.8％的Si、0.4％的Mn、0.08％的P、0.2％的S、0.2％的Mo、0.4％的Cu，余量为Fe；
该球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺包括如下步骤：
S1、将处于室温的球墨铸铁活塞铸件装入预热设备，预热设备设有三段式加热区，分别对球墨铸铁活塞铸件进行三段式预热：第一次加热至410℃，保温20min；第二次加热至510℃，保温25min；第三次加热至630℃，保温40min，使球墨铸铁活塞铸件温度均匀化；预热设备的底部设有用于传送球墨铸铁活塞铸件的耐高温循环输送带，通过控制耐高温循环输送带的传送速度来控制球墨铸铁活塞铸件在各个加热区的加热时间；
S2、预热结束后，将球墨铸铁活塞铸件加热至940℃，保温50min，使球墨铸铁活塞铸件基体全部转变为奥氏体并均匀化；
S3、将球墨铸铁活塞铸件出炉后迅速放入油溶剂冷却介质中，油溶剂冷却介质的温度为20-30°，急冷时间控制在26-32s，使球墨铸铁活塞铸件降温至520℃，从油溶剂冷却介质中取出；
S4、将球墨铸铁活塞铸件置于风冷设备中，风冷设备的进风端设有高速风机，风冷设备的出风端通入预热设备的第一段加热区；
S5、将风冷到室温后的球墨铸铁活塞铸件取出并进行回火处理，回火处理的回火温度为510℃，保温70min，之后出炉空冷；获得如图1所示组织为细小短针状马氏体、少量残余奥氏体的球墨铸铁活塞铸件。
实施例2
本实施例为一种球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，该球墨铸铁活塞铸件的原料按质量百分比计，包含3.6％的C、2.8％的Si、0.4％的Mn、0.08％的P、0.2％的S、0.2％的Mo、0.4％的Cu，余量为Fe；
该球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺包括如下步骤：
S1、将处于室温的球墨铸铁活塞铸件装入预热设备，预热设备设有三段式加热区，分别对球墨铸铁活塞铸件进行三段式预热：第一次加热至40℃，保温15min；第二次加热至520℃，保温30min；第三次加热至600℃，保温30min，使球墨铸铁活塞铸件温度均匀化；预热设备的底部设有用于传送球墨铸铁活塞铸件的耐高温循环输送带，通过控制耐高温循环输送带的传送速度来控制球墨铸铁活塞铸件在各个加热区的加热时间；
S2、预热结束后，将球墨铸铁活塞铸件加热至945℃，保温55min，使球墨铸铁活塞铸件基体全部转变为奥氏体并均匀化；
S3、将球墨铸铁活塞铸件出炉后迅速放入油溶剂冷却介质中，油溶剂冷却介质的温度为20-30°，急冷时间控制在26-32s，使球墨铸铁活塞铸件降温至500℃，从油溶剂冷却介质中取出；
S4、将球墨铸铁活塞铸件置于风冷设备中，风冷设备的进风端设有高速风机，风冷设备的出风端通入预热设备的第一段加热区；
S5、将风冷到室温后的球墨铸铁活塞铸件取出并进行回火处理，回火处理的回火温度为520℃，保温60min，之后出炉空冷；获得图2所示组织为粗大短针状马氏体、少量残余奥氏体的球墨铸铁活塞铸件。
对比例1
本实施例为一种球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，该球墨铸铁活塞铸件的原料按质量百分比计，包含3.6％的C、2.8％的Si、0.4％的Mn、0.08％的P、0.2％的S、0.2％的Mo、0.4％的Cu，余量为Fe；
该球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺包括如下步骤：
S1、将处于室温的球墨铸铁活塞铸件装入预热设备，预热设备设有三段式加热区，分别对球墨铸铁活塞铸件进行三段式预热：第一次加热至410℃，保温20min；第二次加热至510℃，保温25min；第三次加热至630℃，保温40min，使球墨铸铁活塞铸件温度均匀化；预热设备的底部设有用于传送球墨铸铁活塞铸件的耐高温循环输送带，通过控制耐高温循环输送带的传送速度来控制球墨铸铁活塞铸件在各个加热区的加热时间；
S2、预热结束后，将球墨铸铁活塞铸件加热至900℃，保温75min，使球墨铸铁活塞铸件基体全部转变为奥氏体并均匀化；
S3、将球墨铸铁活塞铸件出炉后迅速放入油溶剂冷却介质中，油溶剂冷却介质的温度为20-30°，急冷时间控制在26-32s，使球墨铸铁活塞铸件降温至520℃，从油溶剂冷却介质中取出；
S4、将球墨铸铁活塞铸件置于风冷设备中，风冷设备的进风端设有高速风机，风冷设备的出风端通入预热设备的第一段加热区；
S5、将风冷到室温后的球墨铸铁活塞铸件取出并进行回火处理，回火处理的回火温度为510℃，保温70min，之后出炉空冷；获得如图3所示组织的球墨铸铁活塞铸件。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，其特征在于，该球墨铸铁活塞铸件的原料按质量百分比计，包含3.2-4％的C、2.3-3.2％的Si、0.3-0.6％的Mn、0.05-0.1％的P、0.1-0.3％的S、0.1-0.3％的Mo、0.2-0.5％的Cu，余量为Fe；
该球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺包括如下步骤：
S1、将处于室温的球墨铸铁活塞铸件装入预热设备，预热设备设有三段式加热区，分别对球墨铸铁活塞铸件进行三段式预热：第一次加热至400-420℃，保温15-30min；第二次加热至500-520℃，保温15-30min；第三次加热至600-650℃，保温30-60min，使球墨铸铁活塞铸件温度均匀化；
S2、预热结束后，将球墨铸铁活塞铸件加热至935-945℃，保温45-55min，使球墨铸铁活塞铸件基体全部转变为奥氏体并均匀化；
S3、将球墨铸铁活塞铸件出炉后迅速放入油溶剂冷却介质中，急冷时间控制在26-32s，使球墨铸铁活塞铸件降温至500-550℃，从油溶剂冷却介质中取出；
S4、将球墨铸铁活塞铸件置于风冷设备中，风冷设备的出风端通入预热设备的第一段加热区；
S5、将风冷到室温后的球墨铸铁活塞铸件取出并进行回火处理，获得组织为细小短针状马氏体、少量残余奥氏体的球墨铸铁活塞铸件。
2.根据权利要求1所述的球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，其特征在于：步骤S1中，所述预热设备的底部设有用于传送球墨铸铁活塞铸件的耐高温循环输送带，通过控制耐高温循环输送带的传送速度来控制球墨铸铁活塞铸件在各个加热区的加热时间。
3.根据权利要求1所述的球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，其特征在于：步骤S1中，预热设备设有三段式加热区，分别对球墨铸铁活塞铸件进行三段式预热：第一次加热至410℃，保温20min；第二次加热至510℃，保温25min；第三次加热至630℃，保温40min，使球墨铸铁活塞铸件温度均匀化。
4.根据权利要求1所述的球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，其特征在于：步骤S2中，将球墨铸铁活塞铸件加热至940℃，保温50min，使球墨铸铁活塞铸件基体全部转变为奥氏体并均匀化。
5.根据权利要求1所述的球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，其特征在于：步骤S3中，将球墨铸铁活塞铸件出炉后迅速放入油溶剂冷却介质中，急冷时间控制在26-32s，使球墨铸铁活塞铸件降温至520℃，从油溶剂冷却介质中取出。
6.根据权利要求1或5所述的球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，其特征在于：步骤S3中，所述油溶剂冷却介质的温度为20-30°。
7.根据权利要求1所述的球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，其特征在于：步骤S4中，所述风冷设备的进风端设有高速风机。
8.根据权利要求1所述的球墨铸铁活塞铸件的热处理工艺，其特征在于：步骤S5中，所述回火处理的回火温度为500-520℃，保温60-80min，之后出炉空冷。
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