高锰钢铸件的热处理

高锰钢铸件的热处理

高锰钢的铸态组织中除奥氏体相外，还有析出的碳化物。为获得高韧性，必须予以热处理，以消除铸态组织中晶内和晶界上的碳化物。高锰钢含碳量通常为l3,左右，要消除其铸态组织的碳化物，需将钢加热到l000。C以上，并保温适当时间，使其碳化物完全溶解，随后迅速冷却，这种热处理通常称为水韧处理。

(1)水韧温度

水韧温度取决于铸钢成分，通常为1050,1080?C。过高的水韧温度会导致铸件表面严重脱碳，而且奥氏体晶粒中和晶界上将析出共晶碳化物。由于共晶碳化物是不能重新热处理来消除的脆性相，应尽量避免产生。

(2)加热速率

高锰钢比一般碳钢铸件的导热差，铸件在加热时易引起应力;厚壁铸件则宜采用缓慢加热。为减少铸件加热过程中变形或开裂，生产上常采用预先在650?保温，再快速升到水韧温度的处理工艺。

(3)保温时间

保温时间主要取决于铸件的壁厚，以确保铸态组织中的碳化物完全溶解和奥氏体的均匀化。通常保温时间可按铸件壁厚每25mm保温lh计算。

(4)冷却

冷却过程对铸件规定的性能指标及组织状态有很大的影响。水韧处理时，铸件入水前的温度应在950?以上。为此，铸件从出炉到入水不应超过2min，水温保持在40?以下。水韧处理后可根据铸件的要求及复杂程度适当进行回火，但回火温度不应超过250?。为缩短热处理周期，可利用铸态预热进行高锰钢水韧处理。其工艺为:铸件于ll00,1180?C自铸型中取出，经除芯清砂后，铸件温度允许冷却到900,I000?，然后装入并加热到l050,1080?的炉内保温3,5h后水冷。该处理工艺

不仅简化了热处理工艺，减少了铸件在型内的冷却时间，而且可提高铸件的性能。利用预热处理的高锰钢铸件冲击韧性比常规处理的提高5%,15,。用于破碎机的高锰钢固定板进行工业试验(破碎物为花岗岩和花岗闪长石，环境温度30,40?，其使用寿命提高50,。

此外，高锰钢还可实行弥散硬化处理，适用于添加Mo或其他碳化物形成元素的高

锰钢，如ZGMnl2Mo2铸钢，可先在580,610?退火2h，以便析出碳化物强化奥氏体，然后再加热到l000?左右淬火。

(5)高锰钢的金相组织

高锰钢经水韧处理后，如碳化物完全消除，则为单一的奥氏体组织。这样的组织只有在薄壁铸件上才可得到，通常允许奥氏体晶粒内或晶界上有少量碳化物。高锰钢组织中的碳化物，按其产生的原因可分为三种:其一是未溶碳化物，是水韧处理未能溶解的铸态组织中的碳化物;其二是析出碳化物，是因水韧处理时冷却速率不够高，在冷却过程中析出的;第三种是过热碳化物，是因水韧处理时加热温度过高而析出的共晶碳化物。前两种碳化物，可通过再次热处理予以消除，过热产生的共晶碳化物则不能通过再次热处理消除。由于共晶碳化物超标而判定不合格的铸件只能报废，不允许再次热处理。