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常见铸铁件去应力退火工艺
第一节 去应力退火热处理
去应力退火就是将铸件在一定的温度下保温，然后缓慢冷却，以消除铸件中的铸造残留应力。对于灰口铸铁，去应力退火可以稳定铸件几何尺寸，减小切削加工后的变形。对于白口铸铁，去应力退火可以避免铸件在存放、运输和使用过程中受到振动或环境发生变化时产生变形甚至自行开裂。
一、铸造残留应力的产生
铸件在凝固和以后的冷却过程中要发生体积收缩或膨胀，这种体积变化往往受到外界和铸件各部分之间的约束而不能自由地进行，于是便产生了铸造应力。如果产生应力的原因消除后，铸造应力随之消除，这种应力叫做临时铸造应力。如果产生应力的原因消除后铸造应力仍然存在，这种应力叫做铸造残留应力。
铸件在凝固和随后的冷却过程中，由于壁厚不同，冷却条件不同，其各部分的温度和相变程度都会有所不同，因而造成铸件各部分体积变化量不同。如果此时铸造合金已经处于弹性状态，铸件各部分之间便会产生相互制约。铸造残留应力往往是这种由于温度不同和相变程度不同而产生的应力。
二、去应力退火工艺
为了提高去应力退火的实际效果，加热温度最好能达到铸件最后一次完全卸载温度。在低于最后一次完全卸载温度时，加热温度越高，应力消除越充分。但是，加热温度过高，会引起铸件组织发生变化，从而影响铸件的性能。对于灰铸铁件，加热温度过高，会使共析渗碳体石墨化，使铸件强度和硬度降低。对于白口铸铁件，加热温度过高，也会使共析渗碳体分解，使铸件的硬度和耐磨性大幅度降低。
普通灰铸铁去应力退火的加热温度为550℃。当铸铁中含有稳定基体组织的合金元素时，可适当提高去应力退火温度。低合金灰口铸铁为600℃，高合金灰口铸铁可提高到650℃。加热速度一般为60～100℃/h。保温时间可按以下经验公式计算： H＝铸件厚度/25＋H'，式中铸件厚度的单位是毫米，保温时间的单位是小时，H'在2～8范围里选择。形状复杂和要求充分消除应力的铸件应取较大的H'值。随炉冷却速度应控制在30℃/h以下，一般铸件冷至150～200℃出炉，形状复杂的铸件冷至100℃出炉。表1为一些灰铸铁件的去应力退火规范，供参考。
表1 一些灰铸铁件的去应力退火规范
|
铸件类别 |
铸件质量t |
铸件厚度mm |
热处理规范 |
|||||
|
装炉温度℃ |
加热速度℃/h |
退火温度℃ |
保温时间h |
冷却速度℃/h |
出炉温度℃ |
|||
|
鼓风机机架等具有复杂外形并要求精确尺寸的铸件 |
＞1.5 |
＞70 |
200 |
75 |
500～550 |
9～10 |
20～30 |
＜200 |
|
40～70 |
200 |
70 |
450～500 |
8～9 |
20～30 |
＜200 |
||
|
＜40 |
150 |
60 |
420～450 |
5～6 |
30～40 |
＜200 |
||
|
机床床身等类似铸件 |
＞2.0 |
20～80 |
＜150 |
30～60 |
500～550 |
3～10 |
30～40 |
180～200 |
|
较小型机床铸件 |
＜0.10 |
＜60 |
200 |
100～150 |
500～550 |
3～5 |
20～30 |
150～200 |
|
筒形结构简单铸件 |
＜0.30 |
10～40 |
90～300 |
100～150 |
550～600 |
2～3 |
40～50 |
＜200 |
|
纺织机械等小型铸件 |
＜0.05 |
＜15 |
150 |
50～70 |
500～550 |
1.5 |
30～40 |
150 |
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