高錳鋼鑄件的熱處理

高錳鋼鑄件的熱處理

    高錳鋼的鑄態(tài)組織中除奧氏體相外，還有析出的碳化物。為獲得高韌性，必須予以熱處

理，以消除鑄態(tài)組織中晶內(nèi)和晶界上的碳化物。高錳鋼含碳量通常為l3％左右，要消除其

鑄態(tài)組織的碳化物，需將鋼加熱到l000。C以上，并保溫適當(dāng)時(shí)間，使其碳化物完全溶解，

隨后迅速冷卻，這種熱處理通常稱為水韌處理。

    (1)水韌溫度

    水韌溫度取決于鑄鋼成分，通常為1050～1080。C。過高的水韌溫度會(huì)導(dǎo)致鑄件表面嚴(yán)

重脫碳，而且奧氏體晶粒中和晶界上將析出共晶碳化物。由于共晶碳化物是不能重新熱處理

來消除的脆性相，應(yīng)盡量避免產(chǎn)生。

    (2)加熱速率

    高錳鋼比一般碳鋼鑄件的導(dǎo)熱差，鑄件在加熱時(shí)易引起應(yīng)力；厚壁鑄件則宜采用緩慢加

熱。為減少鑄件加熱過程中變形或開裂，生產(chǎn)上常采用預(yù)先在650。C保溫，再快速升到水韌

溫度的處理工藝。圖4．3為典型高錳鋼的熱處理工藝規(guī)范。

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    (3)保溫時(shí)間

    保溫時(shí)間主要取決于鑄件的壁厚，以確保鑄態(tài)組織中的碳化物完全溶解和奧氏體的均勻

化。通常保溫時(shí)間可按鑄件壁厚每25mm保溫lh計(jì)算。圖4．4和圖4．5為保溫時(shí)間對(duì)高錳

鋼力學(xué)性能、表面脫碳層深度的影響。

    (4)冷卻

    冷卻過程對(duì)鑄件規(guī)定的性能指標(biāo)及組織狀態(tài)有很大的影響。水韌處理時(shí)，鑄件入水前的

溫度應(yīng)在950。(2以上。為此，鑄件從出爐到入水不應(yīng)超過2min，水溫保持在40。C以下。水

韌處理后可根據(jù)鑄件的要求及復(fù)雜程度適當(dāng)進(jìn)行回火，但回火溫度不應(yīng)超過250。C。表4·9

為經(jīng)水韌處理后高錳鋼的性能。

    為縮短熱處理周期，可利用鑄態(tài)預(yù)熱進(jìn)行高錳鋼水韌處理。其工藝為：鑄件于ll00～

1180。c m寸自鑄型中取出，經(jīng)除芯清砂后，鑄件溫度允許冷卻到900～I(xiàn)000。C，然后裝入并加

熱到l050～1080。C的爐內(nèi)保溫3～5h后水冷。該處理工藝不僅簡化了熱處理工藝，減少了

鑄件在型內(nèi)的冷卻時(shí)間，而且可提高鑄件的性能。圖4．6為熱處理方法對(duì)高錳鋼沖擊韌度的

影響，即利用預(yù)熱處理的高錳鋼鑄件沖擊韌性比常規(guī)處理的提高5 0／o0～15％。表4·10、表

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1．11為不同熱處理工藝的高錳鋼試樣和板材的力學(xué)性能。用于破碎機(jī)的高錳鋼固定板進(jìn)行

工業(yè)試驗(yàn)(破碎物為花崗巖和花崗閃長石，環(huán)境溫度30～40℃)，其使用壽命提高50％。

  此外，高錳鋼還可實(shí)行彌散硬化處理，適用于添加M0或其他碳化物形成元素的高錳

鋼，如ZGMnl2M02鑄鋼，可先在580～610℃退火2h，以便析出碳化物強(qiáng)化奧氏體，然后

再加熱到l000℃左右淬火。

  (5)高錳鋼的金相組織

  高錳鋼經(jīng)水韌處理后，如碳化物完全消除，則為單一的奧氏體組織。這樣的組織只有在

薄壁鑄件上才可得到，通常允許奧氏體晶粒內(nèi)或晶界上有少量碳化物。高錳鋼組織中的碳化

物，按其產(chǎn)生的原因可分為三種：其一是未溶碳化物，是水韌處理未能溶解的鑄態(tài)組織中的

碳化物；其二是析出碳化物，是因水韌處理時(shí)冷卻速率不夠高，在冷卻過程中析出的；第三

種是過熱碳化物，是因水韌處理時(shí)加熱溫度過高而析出的共晶碳化物。前兩種碳化物，可通

過再次熱處理予以消除，過熱產(chǎn)生的共晶碳化物則不能通過再次熱處理消除。由于共晶碳化

物超標(biāo)而判定不合格的鑄件只能報(bào)廢，不允許再次熱處理。

  關(guān)于碳化物的評(píng)定，我國已制訂國家標(biāo)準(zhǔn)(鑄造高錳鋼金相)，其簡要內(nèi)容見表4．12。