铸件壁厚和结晶组织以及热处理对碳钢力学性能的影响

铸件壁厚和结晶组织以及热处理对碳钢力学性能的影响
在铸造碳钢中，其力学性能主要取决于其化学成分，但也不应忽视铸件壁厚和结晶组织以及热处理对其力学性能的影响。

（1）铸件壁厚对铸造碳钢的力学性能影响。

通常，铸件壁越厚，则冷却速度越低，形成的组织中晶粒越粗大；铸件壁越厚，则偏析程度越大，形成的组织中均一性越差；铸件壁越厚，则结晶过程进行越迟缓，形成的组织中枝晶间距越大；铸件壁越厚，则缩松越严重，钢的致密度越低，组织连续性越差。

因此，在同一化学成分和热处理条件下，不同壁厚铸件的实际力学性能具有相当显著的差另，这也是所谓的铸件壁厚效应。

（2）结晶组织对铸造碳钢的力学性能影响。

铸造碳钢在其二次结晶过程中，先通过γ+α两相区时，先共析铁素体的析出会因钢的碳含量和冷却速度的不同，而成长不同的形状，如粒状、条状（魏氏体）、网状和片状。

对于铸造碳钢的力学性能最有利的是粒状铁素体组织，具有粒状铁素体和粒状珠光体互相交错分布的组织使钢具有良好的强度和韧性；而魏氏体或网状组织则具有较低的力学性能，特别是韧性。

（3）热处理对铸造碳钢的力学性能影响。

铸造碳钢的铸态组织由于晶粒粗大等原因，使钢的力学性能较低，特别韧性。

通过退火，正火或正火加回火等热处理方法，能提高钢的性能。

采用正火处理能得到比退火处理更细小的铸钢晶粒度，因而能有更高的力学性能。

同时，采用正火能缩短生产周期，故现在普遍采用正火处理工艺。

只有极个别的情况，如铸件结构很复杂，变形和裂纹倾向很大的铸件，才采用退火处理。

至于淬火及回火（调质）处理，由于碳钢的淬透性较低，故在铸造生产上应用较少。

正火（退火）处理的加热温度及保温时间对于铸钢的组织和性能有重要的影响。

为了使铸态组织中的粗大晶粒得到充分的细化，应在热处理的加热过程中，使铸态组织中原有的铁素体及珠光体完全转变为奥氏体，且进行一定程度的碳分均匀化。

但又要避免因加热温度过高而引起奥氏体晶粒长大现象。

适宜的加热温度为Ac3以上30～50℃。

在加热温度下保温时间可根据铸件的壁厚而定。

大约是每25㎜壁厚增加1h（最短加热1h），当壁厚超过100㎜时，保温的时间可比计算的数值适当减少。

当采取正火加回火处理方法时，回火温度可采取600～650℃，保温时间一般为2～3h。