灰铸铁怎样进行热处理？

一、退火

①去应力退火

为了消除铸件的残留应力，稳定几何尺寸，减少或消除切削加工后产生的畸变，需要对铸件进行去应力退火。

去应力退火的确定，必须考虑铸铁的化学成分。普通灰铸铁当温度超过550℃时，即可能发生部分渗碳体的石墨化和粒化，使强度和硬度降低。当含有合金元素时，渗碳体开始分解的温度可提高到650℃左右。

通常，普通灰铸铁去应力退火温度以550℃为宜，低合金灰铸铁为600℃，高合金灰铸铁可提高到650℃，加热速度一般选用60-120℃。保温时间决定加热温度，铸件的大小和结构复杂程度以及对消除应力程度的要求。下图为不同退火温度下保温时间与残留应力的关系:

铸件去应力退火的冷却速度必须缓慢，以免产生二次应力，冷却速度一般控制在20-40℃/h，冷却到150-200℃以下，可出炉空冷。一些灰铸铁件的去应力退火规范如下表所示：

2.石墨化退火 

灰铸铁件进行石墨化退火是为了降低硬度，改善可加工性，提高铸铁的塑性和韧性。若铸件中不存在共晶渗碳体或其数量不多时，可进行低温石墨化退火；当铸件中共晶渗碳体数量较多时，需进行高温石墨化退火。

（1）低温石墨化退火。铸铁低温退火时会出现共析渗碳体石墨化与粒化，从而使铸铁硬度降低，塑性增加。灰铸铁低温石墨化退火工艺是将铸件加热到稍低于Ac1下限温度，保温一段时间使共析渗碳体分解，然后随炉冷却，其工艺曲线如下图：

（2）高温石墨化退火。高温石墨化退火工艺是将铸件加热至高于Ac1上限以上的温度，使铸铁中的自由渗碳体分解为奥氏体和石墨，保温一段时间后根据所要求的基体组织按不同的方式进行冷却。如要求获得高塑性、高韧性的铁素体基体，其工艺规范和冷却方式如下图所示：

如要求获得强度高，耐磨性好的珠光体基体组织，则其工艺规范和冷却方式可按下图6进行：

二、正火

灰铸铁正火的目的是提高铸件的强度、硬度和耐磨性，或作为表面淬火的预备热处理，改善基体组织。

灰铸铁的正火工艺规范如下图所示：

一般的正火是将铸件加热到Ac1上限30-50℃，使原始组织转变为奥氏体，保温一段时间后出炉空冷（见下图a）；形状复杂的或较为重要的铸件正火处理后再进行消除内应力的退火。如铸铁原始组织中存在过量的自由渗碳体，则必须先加热到Ac1上限50-100℃的温度，先进行高温石墨化以消除自由渗碳体（见图b）

加热温度对铸铁正火后硬度的影响如下图所示，在正火温度范围内，温度越高，硬度也越高。因此，要求正火后的铸铁具有较高硬度和耐磨性时，可选择加热温室上限。

正火后冷却速度影响铁素体的析出量，从而对硬度产生影响。冷速越大，析出的铁素体数量越少，硬度越高。因此可采用控制冷却速度的方法（空冷、风冷、雾冷），达到调整铸铁硬度的目的。

三、淬火与回火

1.淬火

铸铁淬火工艺是将铸件加热到Ac1上限+30~50℃的温度，一般取850℃-900℃，使组织转变成奥氏体，并在此温度下保温，以增加碳在奥氏体中的溶解度，然后进行淬火，通常采用油淬。

对于形状复杂或大型铸件应缓慢加热，必要可在500-650℃进行预热，以免不均与加热而造成开裂。

淬火加热温度对铸铁硬度的影响如下表8.1所示，表8.2所列为上表所列铸铁的化学成分。随奥氏体化温度升高，淬火后的硬度越高，但过高的奥氏体化温度，不但增加铸铁变形和开裂的危险，并产生较多的残留奥氏体，使硬度下降。保温时间对硬度的影响如下图9所示

灰铸铁的淬透性与石墨大小，形状，分布，化学成分以及奥氏体晶粒度有关。

石墨使铸铁的导热性降低，从而使它的淬透性下降，石墨越粗大，越多，这种影响越大。

2.回火

回火温度对铸铁力学性能的影响见下图10。为了避免石墨化，回火温度一般应低于550℃，回火保温时间按t=[铸件厚度（mm）/25]+1(h)计算。