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碳钢铸造件的特点及应用

碳钢铸件也用于各种工业应用和环境。 凭借其众多等级，碳钢可以进行热处理，以提高其屈服和拉伸强度、硬度或延展性，以满足工程师的应用需求或所需的机械性能。

一些低等级的铸钢可以用球墨铸铁代替，只要它们的抗拉强度和延伸率足够接近。 碳钢铸件力学性能的比较，可参考材料规范ASTM A536球墨铸铁和ASTM A27碳钢。

铸钢件的正火热处理

正火是—种改善钢材韧性的热处理。将钢构件加热到Ac3温度以上30-50℃后，保温一段时间出炉空冷。主要特点是冷却速度快于退火而低于淬火，正火时可在稍快的冷却中使钢材的结晶晶粒细化，不但可得到满意的强度，而且可以明显提高韧性(AKV值），降低构件的开裂倾向。—些低合金热轧钢板、低合金钢锻件与铸造件经正火处理后，材料的综合力学性能可以大大改善，而且也改善了切削性能。

正火，又称常化，是将工件加热至Ac3（Ac是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度，一般是从727℃到912℃之间）或Acm（Acm是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线 ）以上30~50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火***要比退火***更细一些，其机械性能也有所提高。另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。对于形状复杂的重要锻件，在正火后还需进行高温回火（550-650℃）高温回火的目的在于消除正火冷却时产生的应力，提高韧性和塑性。

正火的主要应用范围有：

①用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理。

②用于中碳钢，可代替调质处理（淬火+高温回火）作为热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理。

③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消降或***网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需的良好***。

④用于铸钢件，可以细化铸态***，改善切削加工性能。

⑤用于大型锻件，可作为热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向。

⑥用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。

⑦过共析钢球化退火前进行一次正火，可消除网状二次渗碳体，以保证球化退火时渗碳体全部球粒化。

铸钢件的表面热处理

表面热处理是指仅对铸钢件表面层进行热处理的工艺。表面热处理也可以获得所需要的金相***和机械性能。

常用的表面热处理方式有：感应加热淬火、火焰加热淬火、激光热处理、接触电阻加热淬火、电解液淬火、脉冲加热热处理等。通过表面热处理，铸件及其他金属件可以获得满足性能要求的表层。

表面加热淬火得到表面硬化层后，铸件的芯部仍然可以保持原来的显微***和性能不变，从而达到提高疲劳强度、提高耐磨性并保持韧性的优良的综合性能。同时，表面热处理可以减小能源消耗，同时减小淬火变形。

感应加热淬火是利用感应电流通过工件所产生的的热效应，使铸件表面、局部或者整体加热，然后进行快速冷却的热处理工艺。感应加热主要依据的基本原理是：电磁感应、集肤效应和热传导。

感应加热淬火的加热速度非常快。它的特点是：

1）感应加热淬火具有超塑性现象。工件的表面硬度比普通淬火的硬度高2-3 HRC。感应加热淬火后的铸件的马氏体比较小、碳化物弥散分布。

2）感应加热淬火后的铸件的耐磨性比普通淬火要高。

3）由于工件表面是细小隐晶马氏体，并且存在压应力，所以，工件的疲劳强度大大提高

4）工件质量稳定、变形小。

5）加热速度快、热

6）生产率高、容易实现机械化生产

?中、低合金铸钢件的热处理

中、低合金钢是合金元素（主要是指硅、锰、铬、钼、镍、铜和钒等化学元素）含量小于8%的合金钢。中、低合金钢铸件具有较好的淬透性，经过适当的热处理以后可以获得良好的综合力学性能。

中低合金钢铸件的热处理的特点：

1. 中低合金钢铸件大多数用于汽车、拖拉机、火车、工程机械、液压系统等机械工业。这些行业要求铸件具有良好的强度和韧性。对于要求抗拉强度小于650 MPa的的铸件，一般采用正火 + 回火热处理；对于要求抗拉强度大于650 MPa的中低合金铸钢件，则采用淬火 + 高温回火热处理。调质处理后铸钢件的金相***是回火索氏体，从而得到更高的强度和良好的韧性。但是，当铸件的形状及尺寸不适宜淬火的时候，则应该采用正火 + 回火代替调质处理。

2. 中低合金铸钢件在调质处理以前好进行一次正火或者正火 + 回火预处理。这样，可以使铸钢件晶粒细化、***均匀，从而增强终调质处理的效果，也有利于避免铸件内部的铸造应力的不良影响。

3. 中低合金铸钢件在淬火处理以后要尽可能得到马氏体***。为达到此目的，应该根据铸钢的牌号、淬透性和铸件壁厚、形状等因素来选择淬火温度和冷却介质。

4. 为了调整铸钢的淬火***、消除淬火应力，中低合金铸钢件在淬火后应立即进行回火。

5. 在不降低铸钢件的强度的前提下，中碳低合金高强度铸钢件可以进行韧化处理。韧化处理可以改善铸钢件的塑性和韧性。