高锰钢铸件的热处理

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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。C保温，再快速升到水韧温度的处理工艺。图4．3为典型高锰钢的热处理工艺规范。

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(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。图4．4和图4．5为保温时间对高锰

钢力学性能、表面脱碳层深度的影响。

(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。(2以上。为此，铸件从出炉到入水不应超过2min，水温保持在40。C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。C。表4·9

为经水韧处理后高锰钢的性能。

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 m寸自铸型中取出，经除芯清砂后，铸件温度允许冷却到900～I000。C，然后装入并加

热到l050～1080。C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。图4．6为热处理方法对高锰钢冲击韧度的

影响，即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 0／o0～15％。表4·10、表

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1．11为不同热处理工艺的高锰钢试样和板材的力学性能。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M0或其他碳化物形成元素的高锰

钢，如ZGMnl2M02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。

关于碳化物的评定，我国已制订国家标准(铸造高锰钢金相)，其简要内容见表4．12。