铸件退火是将金属缓慢加热到一定温度,保持足够时间,然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却,有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化,改善塑性和韧性,使化学成分均匀化,去除残余应力,或得到预期的物理性能。退火工艺随目的之不同而有多种,如重结晶退火、等温退火、均匀化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶退火,以及稳定化退火、磁场退火等等。
退火的一个最主要工艺参数是最高加热温度(退火温度),大多数合金的退火加热温度的选择是以该合金系的相图为基础的,如碳素钢以铁碳平衡图为基础(图1)。各种钢(包括碳素钢及合金钢)的退火温度,视具体退火目的的不同而在各该钢种的Ac3以上、Ac1以上或以下的某一温度。各种非铁合金的退火温度则在各该合金的固相线温度以下、固溶度线温度以上或以下的某一温度。
铸件退火的方法及工艺简介
1、重结晶退火 应用于平衡加热和冷却时有固态相变(重结晶)发生的合金。其退火温度为各该合金的相变温度区间以上或以内的某一温度。加热和冷却都是缓慢的。合金于加热和冷却过程中各发生一次相变重结晶,故称为重结晶退火,常被简称为退火。
2、等温退火 应用于钢和某些非铁合金如钛合金的一种控制冷却的退火方法。对钢来说,是缓慢加热到 Ac3(亚共析钢)或 Ac1(共析钢和过共析钢)以上不多的温度,保温一段时间,使钢奥氏体化,然后迅速移入温度在A1以下不多的另一炉内,等温保持直到奥氏体全部转变为片层状珠光体(亚共析钢还有先共析铁素体;过共析钢还有先共析渗碳体)为止,最后以任意速度冷却下来(通常是出炉在空气中冷却
3、均匀化退火 亦称扩散退火。应用于钢及非铁合金(如锡青铜、硅青铜、白铜、镁合金等)的铸锭或铸件的一种退火方法。将铸锭或铸件加热到各该合金的固相线温度以下的某一较高温度,长时间保温,然后缓慢冷却下来。均匀化退火是使合金中的元素发生固态扩散,来减轻化学成分不均匀性(偏析),主要是减轻晶粒尺度内的化学成分不均匀性(晶内偏析或称枝晶偏析)。
4、球化退火 只应用于钢的一种退火方法。将钢加热到稍低于或稍高于Ac1的温度或者使温度在A1上下周期变化,然后缓冷下来。
5、再结晶退火 应用于经过冷变形加工的金属及合金的一种退火方法。目的为使金属内部组织变为细小的等轴晶粒,消除形变硬化,恢复金属或合金的塑性和形变能力(回复和再结晶)。若欲保持金属或合金表面光亮,则可在可控气氛的炉中或真空炉中进行再结晶退火。
6、去除应力退火 铸、锻、焊件在冷却时由于各部位冷却速度不同而产生内应力,金属及合金在冷变形加工中以及工件在切削加工过程中也产生内应力。若内应力较大而未及时予以去除,常导致工件变形甚至形成裂纹。去除应力退火是将工件缓慢加热到较低温度(例如,灰口铸铁是500~550℃,钢是500~650℃),保温一段时间,使金属内部发生弛豫,然后缓冷下来。
还有一些专用退火方法,如不锈耐酸钢稳定化退火;软磁合金磁场退火;硅钢片氢气退火;可锻铸铁可锻化退火等。
铸件退火安全操作规程
1.工作前检查炉体、炉门、拖车、钢丝绳滑轮以及鼓风机等设备是否正常,有无倒塌、折断、开裂等不安全因素存在。如有,应妥善处理后才能开炉。使用电炉退火应仔细清理电阻丝上或附近的氧化皮和金属。
2.烧火时,要认真检查煤中的爆炸物。停风过程,煤层不得加得过厚,以防发生煤气爆炸。清除煤渣要随时处理,不准积压堆放。
3.装卸前,要检查轨道槽上有无障碍物,吊钩、链条等工具是否可靠。
4.装卸大铸件或薄壁工件时,一定要垫平放稳。相邻之间要适当留出空隙,装载高度不得超过规定。
5.出炉前,应清理炉门上的耐火砖、耐火泥,并检查拉车机构是否好用。
6.出炉及搬运时,无关人员不得靠近平车两侧,以免砂箱或工件倒塌伤人。禁止在炉体周围休息或堆放物品。
7.工作物温度高于400℃时,禁止用链条或钢丝绳起吊(或采取隔热措施),以免退火后断裂。使用行车吊运工作物,应遵守行车及挂钩工安全操作规程。
8.使用煤气炉时,应遵守煤气点火次序:先用压缩空气吹尽炉内余气,关住压缩空气阀,点燃引火棒,微开煤气喷嘴阀门,燃着喷嘴后调节压缩气及煤气流量,使之充分燃烧。停火时次序相反,严禁颠倒次序。
9.用油炉烘烤时,点火次序是:先关闭风门,点燃引火棒,微开油门,点着后,调节空气阀门及油门使之充分燃烧,禁止“风压油”。
10.采用煤粉燃料炉时,禁止在鼓风机有毛病或管道有裂缝时烧炉。
11.修理电炉必须切断总开关,挂上“有人检修,禁止合闸”的警示牌,或设人监护。
铸铁件的分类:按国家标号主要分类灰口铁铸件(HT),标号有HT200HT2500HT300,球墨铸铁件(QT),标号有QT450QT500QT600QT700,球墨铸铁件相比灰口铁铸件具有耐磨性更好,变形量更小的特点,近几个对质量要求比较高的铸件,已经开始改用球墨铸铁的材质。