铸铁的热处理

按工艺目的不同，铸铁热处理主要可以分为以下几种：（1）去应力退火热处理；（2  

） 石墨化热处理；

（3  

） 改变基体组织热处理。

本章简要介绍上述热处理工艺的理论基础和工艺特点。

 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、去应力退火的理论基础

        研究表明，铸造残留应力与铸件冷却过程中各部分的温差及铸造合金的弹性模量成正比。过去很长的
时期里，人们认为铸造合金在冷却过程中存在着弹塑性转变温度，并认为铸铁的弹塑性转变温度为 400℃
左右。基于这种认识，去应力退火的加热温度应是 400℃。但是，实践证明这个加热温度并不理想。近期的
研究表明，合金材料不存在弹塑性转变温度，即使处于固液共存状态的合金仍具有弹性。

        为了正确选择去应力退火的加热温度，首先让我们看看铸铁在冷却过程中应力的变化情况。图 1 是用
应力框测定的灰铸铁冷却过程中粗杆内应力的变化曲线。

在 a 点前灰铸铁细杆已凝固完毕，粗杆处于共晶转变期，粗杆石墨化所产生的膨胀受到细杆的阻碍，产生
压应力，到达 a 点时，粗杆的共晶转变结束，应力达到极大值。