中国铸造装备与技术 4 ／ 2010

众所周知：热处理是一项改进金属材料品质的

方法，借助热处理可以改变或影响铸铁的组织及性
质，同时还可获得更高的强度、硬度和耐磨性等。

铸铁热处理的种类繁多，但基本上可分成两大

类：第一类是组织构造不会由热处理而发生变化或
者也不应该发生改变的，第二类则是基本的组织结
构发生变化者。第一种热处理主要是用于消除内应
力，热处理后组织、强度及其它力学性质等没有因热
处理而发生明显变化。第二种热处理能使基体组织
发生明显的变化，这种热处理大致分为五类：①退
火：其目的主要在于分解碳化物，降低铸铁的硬度，
提高加工性能；②正火：其目的主要用于改进铸铁组
织、获得均匀分布的力学性能；③淬火：其目的主要
是为了获得比较高的硬度和表面耐磨性；④表面硬
化处理：其目的主要是获得表面硬化层，同时得到较
高的表面耐磨性；⑤析出硬化处理：其目的主要是为
获得更高强度。

铸铁种类繁多，有灰口铸铁、白口铸铁、蠕墨铸

铁、球墨铸铁等等，它们的组织结构也各不相同。一
般根据凝固过程中的析出物——

—

共晶石墨或共晶碳

化物来分类: 基体内主要含片状石墨者称之为灰铸
铁，主要含碳化物者称之为白口铸铁。事实上白口铸
铁由于具有很高的硬度与脆性用途较少；而灰铸铁
的性质主要是由共晶石墨的形状与大小而定，这些
析出的石墨无法经由热处理予以改进，因此具有非
常低的强度及硬度。但若铁液添加镁及稀土金属能
使石墨在凝固过程中以球状析出成为球墨铸铁，那
么情况就有所不同。由于球墨铸铁其性质与基体相
同的钢接近，故通过热处理可使强度、硬度明显提

高，弹性模数、伸长率也有不同程度的提高。但是不
同的热处理对球墨铸铁的作用完全不同，在工程上
用的比较多的是退火、正火和析出硬化处理；事实上
球墨铸铁同样可以通过调质、等温淬火处理以及渗
氮、渗硼和低温气体碳氮共渗来改善其力学性能。下
面就球墨铸铁的热处理方法予以探讨。

1

球墨铸铁的常规热处理

1.1

退火处理

若要提高球墨铸铁的韧性可采用退火处理。球

墨铸铁在铸造过程中比普通灰口铸铁的白口倾向
大，内应力也较大，球墨铸铁件很难得到纯粹的铁素
体或珠光体基体。为提高球墨铸铁件的延性或韧性，
可将球墨铸铁件重新加热到 900～950℃并保温足够
时间进行高温退火，再炉冷到 600℃出炉变冷。在此
过程中基体中的渗碳体会分解出石墨，奥氏体中会
析出石墨，这些石墨集聚于原球状石墨周围，基体则
全转换为铁素体，从而提高球墨铸铁的韧性。若铸态
组织由（铁素体＋珠光体）为基体+球状石墨组成，那
么只需将球墨铸铁件重新加热到 700～760℃的共析
温度上下经保温后炉冷至 600℃出炉变冷，就能将珠
光体中渗碳体分解转换为铁素体及球状石墨来提高
其韧性。
1.2

正火处理

若要提高球墨铸铁强度可采用正火处理。球墨

铸铁正火的目的是将基体组织转换为细珠光体组
织。工艺过程是将基体为铁素体及珠光体的球墨铸
铁件重新加热到 850～900℃温度，原铁素体及珠光体
转换为奥氏体，并有部分球状石墨溶解于奥氏体，经
保温后空冷奥氏体转变为细珠光体，从而提高球墨
铸铁件的强度。
1.3

淬火加低温回火处理

若要提高球墨铸铁的硬度可采用淬火并低温回

火的方法。当球墨铸铁用作轴承等零件时往往需要

球墨铸铁热处理方法之探讨

陆卫倩（上海电机学院 机械工程学院，上海 200240）

摘要：详细介绍了球墨铸铁件的各种热处理、表面热处理工艺以及在生产中的应用，并简单介绍了新型

纳米复合涂层在球墨铸铁件中的应用。

关键词：球墨铸铁；热处理；表面热处理；纳米复合涂层
中图分类号：TG255;文献标识码：B；文章编号：1006－9658（2010）04－3

收稿日期：2010－03－31
文章编号：2010－045
作者简介：陆卫倩（1961-），高级工程师，原任上海机床厂有限公司磨

床研究所高级工程师，现任上海电机学院副教授，主要从
事零件失效分析和金属材料热处理

生产技术

APPLICATION TECHNOLOGY

42