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铸件热处理工艺与作业指导书 文件编号：/CG-10版本号：A修订次数：01 Pages Possess the 9 Pages前 提：本作业指导书系建蓓铸造的核心工艺文件之一。它针对公司产品实现的第三个特殊过程(见公司质量手册章节号4.0/4.1之)提出了系统完整的操作、控制规定，必须得到充分严格贯彻执行。本作业指导书所取参数，主要源于化工的钢铁热处理实用技术。* 本作业指导书中打“*并用楷体注明的文字，是警/提示容，也可作为执行条款。1. 灰铸铁的退火、正炽热处理工艺1.1 消除应力退火(人工时效)工艺灰铸铁消除应力退火(人工时效)至150200后出炉空冷温度/时间/h3050/h炉冷35h500550热处理工艺适用围1.较薄、故冷却速度较快的灰铁件；2.形状复杂、截面变化较大的铸件；3.需进展机加工的大型铸件；4.经过少量焊修，因而局部积累些许焊应力的铸件。* 加热温度越高，应力消除越快。但温度过高，那么易发生石墨化与珠光体球化而使性能降低，尤其是含Si量较高时；* 保温时间一般按炉铸件平均壁厚的5min/mm计算。形状复杂的铸件，要以75100/h的速率缓慢加热；* 保温时间终了，以3050/h的速率在炉缓冷，冷却至150200出炉冷却(空冷)。1.2 软化退火和正火工艺正 火退 火灰铸铁软化退火和正炽热处理工艺炉 冷空 冷时间/h温度/23h900950适用围1.消除因浇注后铸件过快冷却，在铸表形成的薄白口层，使铸件容易进展机械加工；2.匀化并得到珠光体+石墨的基体组织；3.正火工艺适用于对材质有硬度要求的铸件，退火工艺适用于对材质有韧性要求的铸件；4.经过较多焊修，因而积累较大焊应力的铸件。* 保温时间一般按炉铸件平均壁厚的5min/mm计算。形状复杂的铸件，要以75100/h的速率缓慢加热。2. 球墨铸铁的退火、正火(+回火)和调质热处理工艺2.1 高温退火 当铸态组织为铁素体+珠光体+渗碳体+石墨时，必须采用高温退火工艺：铸件热处理工艺与作业指导书 文件编号：/CG-10版本号：A修订次数：02 Pages Possess the 9 Pages空 冷炉 冷至60014h900950时间/h球墨铸铁高温退炽热处理工艺温度/适用围1.获得铁素体球墨铸铁；2.分解渗碳体和珠光体，提高机械性能；3.改善加工性能，使工件容易加工且不易变形。* 退火温度越高，渗碳体组织分解速度越快，白口现象越易消除。但温度过高将使铸件机械性能反而变坏，发生变形和外表氧化失碳，故须严格控制温度上限。* 保温时间也可按炉铸件每15mm的有效厚度、需要保温12h计算，铸件白口深度大、渗碳体组织成分多时，应适当增加保温时间。* 形状复杂的铸件，要以75100/h的速率缓慢加热。保温终了，以6080/h的速率在炉缓冷，至600后出炉空冷。2.2 低温退火 当铸态组织为铁素体+珠光体+石墨(没有渗碳体)时，只需采用低温退火工艺：温度/空 冷炉 冷至600时间/h24h720760球墨铸铁低温退炽热处理工艺适用围1.获得铁素体球墨铸铁；2.分解渗碳体和珠光体，提高机性能；3.改善加工性能。* 保温时间也可按炉铸件每15mm的有效厚度、需要保温12h计算；* 形状复杂的铸件，要以75100/h的速率缓慢加热。保温终了，以6080/h的速率在炉缓冷，至600后出炉空冷。2.3 正火+回火温度/时间/h球墨铸铁正火+回炽热处理工艺正火回火34h550600空 冷空 冷13h 880920适用围1.获得珠光体基体组织(P可达70%以上)；2.增加珠光体分散度，细化组织金相；3.提高强度、硬度和耐磨性。铸件热处理工艺与作业指导书 文件编号：/CG-10版本号：A修订次数：03 Pages Possess the 9 Pages* 保温时间也可按炉铸件每15mm的有效厚度、需要保温12h计算；* 形状复杂的铸件，要以75100/h的速率缓慢加热。正火保温终了即进展空气冷却或吹风强制冷却；* 由于正火的冷却速率较大，会导致铸件产生热处理应力。故应在正火后的24h进展以消除铸件应力为目的的回炽热处理。回火保温终了，铸件在静止空气中冷却。2.4 调质热处理温度/时间/h球墨铸铁调质热处理工艺水 或 油 冷正淬回火24h550620空 冷24h 860900适用围1.获得回火索氏体+石墨组织；2.使材质性能得到最大程度的提升。获得较高的综合机械性能；3.技术性能要求很高的大型球铁件。* 保温时间也可按炉铸件每15mm的有效厚度、需要保温12h计算；* 形状复杂的铸件，要以75100/h的速率缓慢加热。正淬保温终了要迅即入水(复杂铸件用油淬)。入淬时要控制介质温度不宜过高(最好控制在20左右，可用冷却塔使介质与时冷却)；* 淬火形成较大的调质应力，故应在正火后的12h完成回炽热处理。回火保温终了，铸件可采用空冷、油冷，但绝不可采用炉冷(缓冷将使冲击值陡降)。3. 合金铸铁的稳定化(人工时效)和软化退火、正+回热处理工艺3.1 稳定化消除应力退火(人工时效)工艺合金铸铁稳定化退火(人工时效)至200后出炉空冷温度/时间/h3050/h炉冷48h550570热处理工艺适用围1.高Cr抗磨白口铸铁、耐热铸铁等合金铸铁件消除铸应力；2. 经过少量焊修，因而局部积累些许焊应力的合金铸铁件；3.需进展机加工的大型合金铸铁件。* 保温时间也可按炉铸件每15mm的有效厚度、需要保温1h计算；* 装炉时温度须低于200，加热速率小于60100/h。保温终了炉冷却速率控制在3050/h，防止形成新的热应力。* 出炉空冷，可根据需要采用风冷或静态空气冷却。前者外表硬度较高，后者外表硬度较低。3.2 软化退火铸件热处理工艺与作业指导书 文件编号：/CG-10版本号：A修订次数：04 Pages Possess the 9 Pages缓 冷炉冷至600空 冷48h700750退 火合金铸铁软化退炽热处理工艺时间/h温度/16h920960适用围1.高Cr抗磨白口铸铁、耐热铸铁等合金铸铁件细化晶粒、提高性能；2. 经过较多焊修，因而积累较大焊应力的合金铸铁件；3.需进展机加工的大型合金铸铁件。* 保温时间也可按炉铸件每15mm的有效厚度、需要保温1h计算；* 装炉时温度须低于200，加热速率小于60100/h。第一次和第二次保温终了炉冷却速率控制在3050/h，分别缓冷至700750和600温点。* 出炉空冷，可根据需要采用风冷或静态空气冷却。前者外表硬度较高，后者外表硬度较低。3.3 正火+回火温度/合金铸铁正火+回炽热处理工艺时间/h正火回火20030028h空 冷空 冷26h 9201020适用围1.获得良好的金相组织和材质稳定性；2.使材质综合性能得到提升。获得较高的综合机械性能；3.有严格力学性能要求的合金铸铁件。* 保温时间也可按炉铸件每15mm的有效厚度、需要保温1h计算；* 正火温度根据合金成分分别取上、下限：如kmTBCr26取上限、kmTBCr15Mo2-DT取下限。装炉时温度须低于200，加热速率小于60100/h。* 出炉空冷通常采取静态空冷。4. 亚共析碳钢完全退火和正火+回炽热处理工艺4.1 完全退火300出 炉炉 冷时间/h亚共析钢完全退炽热处理工艺温度/28hAc3+(3050)适用围1. 常规机械性能要求的亚共析钢(ZG1555钢)铸件；2. 经过大面积焊修的铸钢件。铸件热处理工艺与作业指导书 文件编号：/CG-10版本号：A修订次数：05 Pages Possess the 9 Pages各牌号亚共析钢的Ac3+(3050)、与完全退火或正火温度参考下表：钢 号热处理类型加热温度/ 冷却形式ZG200-400(15)ZG200-400H正火或完全退火920940空冷或炉冷ZG230-450(25)ZG230-450H/275-485HQ235/WCB/WCA/WCC/SCW410/SCW450/GS38/GS45/SCW550/SCW660正火/完全退火回火890910550650空冷或炉冷ZG270-500(35)GS52正火/完全退火回火880900550650空冷或炉冷ZG310-570(45)正火/完全退火回火870890550650空冷或炉冷ZG340-640(55)正火/完全退火回火840860550650空冷或炉冷* 保温时间按炉铸件最厚壁处的每25mm保温1h计算，当壁厚超过75mm，那么超过局部按每50mm保温1h叠加； Ex：某炉装的亚共析钢铸件的最厚壁厚为150mm，那么其热处理保温时间应为：3+150-(3×25)/50=4.5小时* 升温速率：一般 (厚薄相对均匀、结构简单)铸钢件，可以每小时100150的速率升温。复杂(厚薄差异大、结构复杂)铸钢件，600以下时，以每小时5080的速率升温，600以上可全速升温。* 300出炉后，通常采取静态空冷。4.2 正火+回火温度/亚共析钢正火+回炽热处理工艺300出 炉时间/h风冷 或空冷正火回火28h550650炉 冷28h Ac3+(3050)适用围1.对力学性能有较高要求的碳钢铸件；2.材质性能比完全退火得到更大程度的提升。获得较高的综合机械性能；3. 经过大面积焊修的铸钢件，可以直接进展回火处理。* 正火和回火的保温时间均按炉铸件最厚壁处的每25mm保温1h计算，当壁厚超过75mm，那么超过局部按每50mm保温1h叠加；* 升温速率：一般 (厚薄相对均匀、结构简单)铸钢件，可以每小时100150的速率升温。复杂(厚薄差异大、结构复杂)铸钢件，600以下时，以每小时5080的速率升温，600以上可全速升温。* 正火保温终了，通常采用强风快冷方式，回火保温终了，炉冷至300出炉后，通常采取静态空冷。5.高锰钢的正火与调质热处理工艺铸件热处理工艺与作业指导书 文件编号：/CG-10版本号：A修订次数：06 Pages Possess the 9 PagesZGMn13(14)h>950水淬10501080650铸件壁厚(mm)装炉温度()保温(h)升温(/h)保温(h)升温(/h)保 温(h)冷 却方 式<40<45011.5<10011.5随炉45min1.5水淬4080<3501.52<801.52随炉11.5水淬<100300400-<5023随炉23水淬100120200300-<3034随炉35水淬* 严格控制温度，高锰钢热处理温度过高，会导致铸件外表严重失碳，奥氏体晶粒和晶界上析出共晶碳化物，且无法用后续热处理消除，将造成铸件直接报废。* 升温速率：一般 (厚薄相对均匀、结构简单)锰钢件，可以每小时80100的速率升温。复杂(厚薄差异大、结构复杂)锰钢件，600以下时，以每小时5080的速率升温，600以上每小时80100的速率升温。* 铸件必须在>950时入淬，水温不应高于40，否那么淬火效果将明显衰减。铸件出水温度应80。6. 铬系钢的完全退火、正火与调质热处理工艺空 冷550出炉空冷回火28h<Ac1正火或淬火完全退火炉 冷空 冷 或 入 淬Ac3+(3050)铬系钢完全退火和正火与调质热处理工艺时间/h温度/28h* 正火、淬火和回火的保温时间均按炉铸件最厚壁处的每25mm保温1h计算，当壁厚超过75mm，那么超过局部按每50mm保温1h叠加；* 回火保温温度须根据铸件的技术要求选择：铸件热处理工艺与作业指导书 文件编号：/CG-10版本号：A修订次数：07 Pages Possess the 9 Pagesa) 低温回火：150250，获得回火马氏体，适用于要求高硬度、高耐磨性、且具一定韧性的铸件；b) 中温回火：350500，获得回火曲氏体，适用于具有很高弹性极限(如弹簧钢)的铸件；c) 高温回火：550650，获得回火索氏体，适用于要求较高韧性和良好的综合机械性能的铸件，是各钢种最常用的回火工艺。各牌号铬系钢的Ac3+(3050)、与完全退火、正火、淬火与回火温度参考下表：钢 号热处理类型加热温度/ 冷却形式ZG1Cr13(101、100)CA-15退火淬火回火9501050750炉冷水炉冷ZG2Cr13(102)CA-40退火淬火回火9501050600670空冷水炉冷ZG1Cr17(201)退火750800炉冷ZG1Cr18Ni9Ti(305)淬火9501050水ZG1Cr18Ni9(303)淬火10501100水ZG1Cr18Ni12Mo2Ti(307)淬火11001150水ZG0Cr18Ni12Mo2Ti(306)CF-8M 、CF10、CF10M、CH20、HK30淬火11001150水ZG0Cr18Ni9Ti(304)CF-8淬火9501050水ZG1Cr19Mo2(202)退火800±10炉冷ZGCr28(203)退火850±10炉冷* 上表未涵盖的稀有铬系钢种的热处理类型和加热温度，可查阅铸造工程师手册获得准确数据；* 铬系钢包括含有Mn、P、N等元素的钢种，退火、正火和回火后，不可在500550的温段缓慢冷却(宜采取快速空冷)，以防止出现回火脆性。如需要消除由快速冷却所积淀的回火应力时，可增加一次低温回火。7. 低合金钢的完全退火、正火与调质热处理工艺各牌号低合金钢的Ac3+(3050)、与完全退火、正火、淬火与回火温度参考下表：钢 号热处理类 型加热温度/ 冷却形式ZG25Mn2正火淬火回火870890860880580620空冷水炉冷ZG40Mn2正火回火850870550600空冷炉冷ZG35SiMnZG35MnSi正火淬火回火860880870890580610空冷水炉冷铸件热处理工艺与作业指导书 文件编号：/CG-10版本号：A修订次数：08 Pages Possess the 9 PagesZG35CrMoZG42CrMo(取下限)正火或淬火回火860880600610空冷或水淬炉 冷ZG40Cr正火或淬火回火830850520680空冷或水淬炉 冷ZG34CrNiMoZG30NiCrMo正火或淬火回火870880600650空冷或水淬炉 冷ZG55MnSi正火回火850870580600空冷炉冷SCW480(SCW49)ZG20SiMn正火回火900920580600空冷炉冷ZG35SiMnMo正火淬火回火880900830860550650空冷水炉冷* 低合金钢热处理的各项具体技术要求可参考铬系钢的相关条款。8. 热处理的作业流程回 火正+回回火完毕淬火正火、退火完毕作业完毕按工艺规定控制出炉温度进炉出炉空冷或卸炉关闭记录仪炉冷保温升温翻开记录仪通电关、封炉门关闭记录仪炉冷保温升温通电火翻开记录仪关、封炉门工作任务单进炉装炉淬火+回火按工艺规定控制出炉温度9. 热处理的铸件装炉要求9.1 铸件在台车底部必须垫高3050mm。铸件与铸件叠放时，件间应垫放5070mm的铁块或高铝砖块，铸件壁厚越大，间垫距离须越大。9.2 铸件必须垫稳、垫平，防止发生垮塌危险和产生热处理变形。9.3 装炉应保证台车中心的经、纬方向都留有足够间隙，以利于热量随热气流循环充分和均匀地穿透到铸件心部(见右图)。热气流热气流台车铸铸件铸件铸件热处理工艺与作业指导书 文件编号：/CG-10版本号：A修订次数：09 Pages Possess the 9 Pages9.4 厚壁件、大件应放置于台车靠近电阻丝的位置(极端高温区)。9.5 铸件带有钢印标记或其它需要特别保护的标识，为防止标记和标识被高温过度氧化而遭破坏，进炉前应用火坭或红坭浆对钢印、重要标识涂层保护。9.6假设炉门的密封度较差，那么进炉并关闭炉门后，应用火坭嵌封炉门间隙。10. 装炉计划、热处理炉号和记录规定10.1 装炉计划 对力学性能有严格要求的铸件，必须按同牌号、同目的原那么，同炉热处理。 对力学性能有通常要求的铸件，允许不同牌号、但热处理工艺(温度和保温时间)要求根本一样的铸件同炉热处理。此时应按能适应不同牌号铸件的共点温度和时间，来设定热处理形式、升温速度、保温温度和时间。 高牌号灰铁、球铁件和铬系钢铸件，必须同牌号同炉热处理。10.2 热处理炉号的编排、使用10.2.1热处理炉号由设备号、短杠和6位数表示的年份、月份、日期组成(如右图)：a 设备号：热处理设备编号(A炉或B炉)；b 年份：公历的后2位数(2009年表示为09)；c 月份和日期：均以2位数表示(十位数缺乏的缀0)。A- 090209设备号进炉年份进炉日进炉月份* 如上图热处理炉号表示的意义为：2009年2月9日由A炉承当的热处理容。 热处理工作任务单可在热处理温度自动盘式记录的空白背页填写，容应包括：a) 进炉铸件的名称(图号)、牌号和件数；b) 热处理工艺形式(热处理种类)和工艺要求简述(热处理温度曲线图)；c) 热处理操作者(签署)；d) 热处理完成后，品质保证部的检验结论和检验章。 热处理炉号使用于具有可追溯性的质量记录，包括：热处理工作任务单、热处理温度自动记录(盘式)。热处理工作任务单、热处理温度自动记录，作业完毕后交品质保证部存档，保存期为5年。10 / 10