球墨铸铁衬套的热处理工艺研究
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《装备制造技术））２０１０年第９期
球墨铸铁衬套的热处理工艺研究
陈奕高 （柳州市产品质量监督检验所，广西柳州５４５００１）
摘要：等温淬火是目前发挥球墨铸铁材料潜力最有效的一种热处理方法。本文研究奥氏体化温度及保温时间、等温温度及保温时间 等参数对球墨铸铁衬套性能的影响，以选择合理的热处理工艺，获得具有高强度、较高的塑性韧·ｌｉ、良好的耐磨性和热处理变形小的 下贝氏体组织。 关键词：热处理工艺；球墨铸铁；衬套；贝氏体
中图分类号：ＴＧｌ４，３．５
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１０）０９－－００１３－－０３
铁路机车、车辆中大量使用的各种衬套，要求具有较高的 强度和硬度、较好的塑性、韧性和良好的耐磨性。目前使用最 多的，是利用低碳钢经渗碳淬火回火处理或中碳钢经淬火回 火处理等方法制造的衬套，俗称钢衬套。长期的使用实践证 明，钢衬套的耐磨性较差，容易磨损超限而报废，使用寿命短， 难以适应铁路运输高速重载的发展要求。因此，提高衬套的耐 磨性，是有效延长使用寿命、降低制造成本的关键。
球墨铸铁衬套试样力学性能详见表２。由表２可见，试验 结果完全符合《铁路客车用贝氏体球墨铸铁衬套技术条件》的 规定。
表２球墨铸铁衬套试样力学性能汇总表
．
图７不同材料衬套耐磨性对比
可以看出，球墨铸铁等温淬火试样耐磨性最好，Ｑ２３５渗 碳淬火回火试样次之，４５钢淬火回火试样耐磨性最差。球墨铸 铁经过等温淬火后，获得的组织是由下贝氏体、少量马氏体、 残留奥氏体和球状石墨所组成。其中，下贝氏体、马氏体的强 度、硬度较高，残留奥氏体的塑性较好，而均匀分布在下贝氏 体基体上的球状石墨，在磨损的过程中容易脱落成为滑动面 的润Fra Baidu bibliotek剂，从而能起到减磨作用。此外，石墨脱落后所形成的 显微空洞，还是磨耗后所产生的微小磨粒的储藏所，避免了微 小磨粒对滑动面的进一步磨损。所以，球墨铸铁等温淬火试样 的耐磨性，要比其他两种材料好。
过仿真计算，得到了发动机转速、车速、加速度等参数的变化 规律。仿真结果表明，该模型能够准确、有效地模拟履带车辆 起步加速过程，在一定程度上可代替或减少复杂、昂贵的实车 道路试验。
参考文献： 【ｌ】１毕小平，韩树，马志雄，等．履带车辆加速性能和燃油消耗量的仿
４．２球墨铸铁衬套金相组织 衬套等温淬火后的金相组织见图６，在放大倍率为５００×
的金相照片中，可见其组织为“下贝氏体＋少量马氏体＋少量 残留奥氏体”。
６结束语
（１）球墨铸铁衬套在等温淬火后，获得的下贝氏体组织， 具有较高的强度、硬度、较好的塑性韧性和良好的耐磨性。
（２）经试验总结出来的球墨铸铁衬套等温淬火工艺参数 为：奥氏体化温度９００℃，奥氏体化保温时间３０ ｍｉｎ，等温温 度２８０ ｏＣ，等温保温时间６０ ｒａｉｎ比较合适。
（下转第２２页）
万方数据
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．９，２０１０
、 １ 一 魁 ＿｝ｊｉ｝ 爱
４结束语
图６ 加速度变化曲线
起步加速过程，是履带车辆的一个典型加速过程，本文根 据履带车辆动力传动系统各部件工作原理或试验数据，建立 了某轻型机械传动履带车辆起步加速过程性能仿真模型，通
原材料的化学成分：Ｃ＝３．５６％，Ｓｉ＝２．８９％，Ｍｎ＝Ｏ．３４％，
经反复比较，我们选择使用ＮａＮＯ，：ＮａＮＯ：＝１：１的混合 盐浴。此混合盐浴具有以下优点：
（１）熔点低，刚好满足球墨铸铁衬套等温淬火温度较低的 要求；
（２）比容热大，平均比容热为１．８０ ｋＪ，（ｋｇ·℃）。 比容热大，意味着同样数量的盐浴中，可以同时处理更多 的产品，有利于提高生产效率。
万方数据
《装备制造技术》２０１０年第９期
同材料工艺制造的衬套，进行耐磨试验，以比较不同材料衬套 的耐磨性。
耐磨试验在ＭＭ一２００试验机上进行，滑动－Ｆ磨擦。试样不 动？配磨件以２００ ｒ／ｒａｉｎ的转速转动，压力为１９６ Ｎ。以试样表 面形成的磨痕宽度，表示试样的磨损程度，每隔１０ ｒａｉｎ测量一 次，磨损１ ｈ。磨痕宽度越大，表示该试样的耐磨性越差。
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８６０ ８７０ ＳＳＯ ８９０ ９００ ９ｌＯ ９２０ ９３０
图３ 奥氏体化温度对硬度和冲击功的影响
由图３可以看出，在８６０—９００℃温度范围内，随奥氏体 化温度升高，硬度和冲击功升高。这是因为在球墨铸铁中，石 墨是通过溶解和析出参与相变的。随着奥氏体化温度的升高， 越来越多的石墨碳溶入奥氏体，奥氏体中碳的固溶量升高，提 高了奥氏体的淬透性，使试样经等温淬火获得的下贝氏体组 织数量增加，故冲击功随之提高；而奥氏体中碳含量的提高， 会保留在随后形成的下贝氏体组织中，使其硬度值提高。但奥 氏体化温度超过９００℃后，随着温度的继续升高，奥氏体晶粒 会逐渐变得粗大，等温淬火后残留奥氏体数量增加，并沿晶界 呈网状分布，反而使试样的硬度值和冲击功有所下降。所以， 奥氏体化温度选择在８９０。９１０℃之间较为合适，试样可以获 得较高硬度和冲击功。 ３．２奥氏体化保温时间的选择
球墨铸铁中由于石墨的存在，具有比钢更好的耐磨性。球 墨铸铁中的石墨呈球状。对金属基体的破坏作用较小，其机械 性能主要取决于基体组织的性能。因此通过适当的热处理，球 墨铸铁能在保持其良好耐磨性的同时，获得较高的强度、硬度 和较好的塑性、韧性，是制造衬套的理想材料。
等温淬火是目前发挥球墨铸铁材料潜力最有效的一种热 处理方法。根据《铁路客车用贝氏体球墨铸铁衬套技术条件》 的规定，贝氏体球墨铸铁衬套经等温淬火处理后，其力学性能 应满足以下要求（见表１）。
（１）试样的硬度逐渐下降； （２）延伸率和冲击功逐渐提高，当等温温度升高至３５０℃ 左右时，延伸率和冲击功达到最高值； （３）抗拉强度逐渐提高，当等温温度升高至２８０。Ｃ时，抗 拉强度最高，然后逐渐降低。 在这个温度范围内等温淬火，转变产物是下贝氏体，具有 较高的综合机械性能。当等温温度超过３５０℃后，随着等温温 度的继续提高，硬度、抗拉强度、延伸率和冲击功，都呈明显的 下降趋势。因为此时的转变产物是上贝氏体，其硬度、抗拉强 度、延伸率和冲击功都比下贝氏体低。球墨铸铁衬套的机械性 能，要求以高强度、高硬度和高耐磨性为主，同时具备一定的 塑性和韧性。所以选择等温温度２５０～３２０℃比较合适，可以 获得综合机械性能较好的下贝氏体组织。 ３．４等温保温时间的选择 球墨铸铁衬套在等温淬火时，所发生的贝氏体转变是一 种不完全转变，由过冷奥氏体转变为下贝氏体组织延续的时 间很长。如果等温时间不足，必然有一部分过冷奥氏体来不及 转变为下贝氏体。而在随后的空冷过程中，转变为淬火马氏体 和少量的残留奥氏体，并产生一定的组织应力，从而使衬套的 硬度提高，塑性、韧性下降。等温时间对硬度和冲击值的影响 如图５所示。 从图５中可以看出，当保温时间超过９０ ｒａｉｎ后，硬度和冲 击值的变化不大，曲线趋近于水平，这说明过冷奥氏体转变为 下贝氏体的过程接近完成。按照组织相变规律，转变后期速度 非常缓慢，再延长保温时同，对性能的影响很小。如果等温时 间过长，会使生产周期延长，降低生产效率。综合各方面因素 考虑，等温时间选择６０—９０ ｍｉｌｌ比较合适。
１９８１．
【２】樊东黎，王广生，等．热处理手册【Ｍ】．北京：机械工业出版社，２００１． 【３】孙玉福，刘新田，赵靖宇．贝氏体抗磨球墨铸铁热处理工艺研究【刀．
金属热处理，２００２，（３）：３７－３９． 【４】陈世和．车辆修造工艺与装备【Ｍ】．北京：中国铁道出版社，１９９９． 【５】石子源，吴庆记．机械工程材料【Ｍ】．北京：中国铁道出版社，１９９８．
表１ 贝氏体球墨铸铁衬套的力学性能指标表
Ｓ＝０．００６％，Ｐ＝０．０６６％。 １．２原材料的金相组织
原材料的金相组织分别见图１、图２。 由图１可见，原材料的石墨形态（放大倍率１００ Ｘ）：球化 等级为２级，石墨大小为７～６级。
图１原材料的石墨形态 由图２观察到原材料的金相组织（放大倍率１００ Ｘ）：其基 体组织由“铁索体＋珠光体”构成。
奥氏体化保温时间，以使球墨铸铁衬套热透均温和奥氏 体成分均匀化为原则。在具体选择奥氏体化保温时间时，应考 虑球墨铸铁的化学成分及原始组织中，铁素体与珠光体的相 对数量等影响因素。比如，原始组织中铁素体数量比较多时， 可以适当延长保温时间。根据生产的实际情况，使用箱式炉加 热，保温时间选择３０ ｒａｉｎ左右比较合适。
收稿日期：２０１０－－－０６－０３ 作者简介：陈奕高（１９６３一），男，广西玉林人，工程师，研究方向为机电产品及金属材料检测。
万方数据
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．９，２０１０
３热处理工艺参数的选择
球墨铸铁衬套的等温淬火热处理工艺，主要参数是奥氏 体化温度和保温时间、等温淬火温度和保温时间。通过选择合 理的热处理工艺参数，确保球墨铸铁经等温淬火后获得具有 较高强度、较高塑性韧性和热处理变形小的下贝氏体组织。 ３．１ 奥氏体化温度的选择
３．３等温淬火温度的选择 本次试验将拉伸试验试样、冲击试验试样和硬度试样经
９００℃加热、保温３０ ｒａｉｎ后，分别在２３０℃、２５０℃、２７０℃、 ３００℃和３５０℃、４００ ｏＣ等温６０ ｒａｉｎ后空冷，测定其硬度、抗拉 强度、延伸率和冲击功，绘制出关系曲线（结果如图４所示）。
７０ Ｂ０ 兰５０ 盏柏 ３０ ２０
队ｙ
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２∞
２４０
２５０
３２０
３６０
４００
４２０
菩浸爱度（℃）
图４等温温度与机械性能的关系
从球墨铸铁的奥氏体等温转变曲线可以看出，其马氏体 开始转变温度Ｍｓ为２３０℃，如果在低于２３０℃的盐浴中进 行等温淬火，将会获得马氏体组织。所以，本次等温温度选择 试验限定在２３０．４００℃的范围内。从图４可以看出，在２３０— ３５０℃的温度范围内，随着等温温度的升高：
热处理是球墨铸铁衬套生产过程中非常重要的环节，其 工艺的合理性，直接影响衬套的组织和性能，直接影响衬套的 使用寿命。所以对球墨铸铁衬套的热处理工艺进行研究，是十 分必要的。
图２原材料的金相组织
２等温淬火盐浴组成的选择
１ 原材料的化学成分和金相组织
制作衬套的原材料，要有适当的金相组织和化学成分，这 是生产合格衬套的基础，也是制定衬套热处理工艺的重要依 据。经对原材料进行金相检验和化学成分分析，结果如下： １．１ 原材料的化学成分
（３）贝氏体球墨铸铁衬套综合性能较好，其耐磨性优于钢 衬套。
图６球墨铸铁衬套金相组织
５不同材料衬套耐磨性能比较
耐磨性是机车车辆使用的各种衬套的一个重要性能指 标，耐磨性的好坏，直接影响到衬套的使用寿命。本文选择球 墨铸铁等温淬火、４５钢淬火回火、Ｑ２３５渗碳淬火回火３种不
参考文献： …崔岜．钢铁材料及有色金属材料【Ｍ】．北京：机械工业出版社出版，
选择衬套的奥氏体化温度，要综合考虑化学成分、原始组 织和壁厚等因素。既要保证基体组织能够完全奥氏体化，不残 留铁素体；又要避免温度过高，导致奥氏体晶粒粗大，等温淬 火后残留奥氏体数量增加并呈网状分布，降低球墨铸铁衬套 的机械性能。本次试验将冲击试样和硬度试样在ＲｘＱ３—４５— １２高温箱式炉分别用８６０℃、８８０℃、９００℃、９３０℃进行奥氏 体化，保温３０ ｍｉｎ后在ＲＹＧ－－５０－－５硝盐炉中进行３００℃、６０ ｍｉｎ等温淬火，然后测定其冲击功和硬度，其结果如图３所示。
以时间为横坐标，磨痕宽度为纵坐标，分别绘制３种材料 的磨损曲线（如图７所示）。
图５等温时间对硬度和冲击功的影响
４ 力学性能试验和金相组织检验结果
综上所述，选定球墨铸铁衬套等温淬火工艺参数为：奥氏 体化温度９００ ｏＣ，奥氏体化保温时问３０ ｍｉｎ，等温温度２８０ ℃，等温保温时间６０ ｒａｉｎ。为进一步验证该工艺的可行性，分 别用球墨铸铁加工成拉伸试验试样、冲击试验试样和硬度试 样，严格按本工艺进行等温淬火，然后分别测定其抗拉强度、 延伸率、冲击功和硬度等力学性能指标，并进行金相组织检 验。检验结果如下： ４．１ 球墨铸铁衬套试样力学性能
球墨铸铁衬套的热处理工艺研究
陈奕高 （柳州市产品质量监督检验所，广西柳州５４５００１）
摘要：等温淬火是目前发挥球墨铸铁材料潜力最有效的一种热处理方法。本文研究奥氏体化温度及保温时间、等温温度及保温时间 等参数对球墨铸铁衬套性能的影响，以选择合理的热处理工艺，获得具有高强度、较高的塑性韧·ｌｉ、良好的耐磨性和热处理变形小的 下贝氏体组织。 关键词：热处理工艺；球墨铸铁；衬套；贝氏体
中图分类号：ＴＧｌ４，３．５
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１０）０９－－００１３－－０３
铁路机车、车辆中大量使用的各种衬套，要求具有较高的 强度和硬度、较好的塑性、韧性和良好的耐磨性。目前使用最 多的，是利用低碳钢经渗碳淬火回火处理或中碳钢经淬火回 火处理等方法制造的衬套，俗称钢衬套。长期的使用实践证 明，钢衬套的耐磨性较差，容易磨损超限而报废，使用寿命短， 难以适应铁路运输高速重载的发展要求。因此，提高衬套的耐 磨性，是有效延长使用寿命、降低制造成本的关键。
球墨铸铁衬套试样力学性能详见表２。由表２可见，试验 结果完全符合《铁路客车用贝氏体球墨铸铁衬套技术条件》的 规定。
表２球墨铸铁衬套试样力学性能汇总表
．
图７不同材料衬套耐磨性对比
可以看出，球墨铸铁等温淬火试样耐磨性最好，Ｑ２３５渗 碳淬火回火试样次之，４５钢淬火回火试样耐磨性最差。球墨铸 铁经过等温淬火后，获得的组织是由下贝氏体、少量马氏体、 残留奥氏体和球状石墨所组成。其中，下贝氏体、马氏体的强 度、硬度较高，残留奥氏体的塑性较好，而均匀分布在下贝氏 体基体上的球状石墨，在磨损的过程中容易脱落成为滑动面 的润Fra Baidu bibliotek剂，从而能起到减磨作用。此外，石墨脱落后所形成的 显微空洞，还是磨耗后所产生的微小磨粒的储藏所，避免了微 小磨粒对滑动面的进一步磨损。所以，球墨铸铁等温淬火试样 的耐磨性，要比其他两种材料好。
过仿真计算，得到了发动机转速、车速、加速度等参数的变化 规律。仿真结果表明，该模型能够准确、有效地模拟履带车辆 起步加速过程，在一定程度上可代替或减少复杂、昂贵的实车 道路试验。
参考文献： 【ｌ】１毕小平，韩树，马志雄，等．履带车辆加速性能和燃油消耗量的仿
４．２球墨铸铁衬套金相组织 衬套等温淬火后的金相组织见图６，在放大倍率为５００×
的金相照片中，可见其组织为“下贝氏体＋少量马氏体＋少量 残留奥氏体”。
６结束语
（１）球墨铸铁衬套在等温淬火后，获得的下贝氏体组织， 具有较高的强度、硬度、较好的塑性韧性和良好的耐磨性。
（２）经试验总结出来的球墨铸铁衬套等温淬火工艺参数 为：奥氏体化温度９００℃，奥氏体化保温时间３０ ｍｉｎ，等温温 度２８０ ｏＣ，等温保温时间６０ ｒａｉｎ比较合适。
（下转第２２页）
万方数据
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．９，２０１０
、 １ 一 魁 ＿｝ｊｉ｝ 爱
４结束语
图６ 加速度变化曲线
起步加速过程，是履带车辆的一个典型加速过程，本文根 据履带车辆动力传动系统各部件工作原理或试验数据，建立 了某轻型机械传动履带车辆起步加速过程性能仿真模型，通
原材料的化学成分：Ｃ＝３．５６％，Ｓｉ＝２．８９％，Ｍｎ＝Ｏ．３４％，
经反复比较，我们选择使用ＮａＮＯ，：ＮａＮＯ：＝１：１的混合 盐浴。此混合盐浴具有以下优点：
（１）熔点低，刚好满足球墨铸铁衬套等温淬火温度较低的 要求；
（２）比容热大，平均比容热为１．８０ ｋＪ，（ｋｇ·℃）。 比容热大，意味着同样数量的盐浴中，可以同时处理更多 的产品，有利于提高生产效率。
万方数据
《装备制造技术》２０１０年第９期
同材料工艺制造的衬套，进行耐磨试验，以比较不同材料衬套 的耐磨性。
耐磨试验在ＭＭ一２００试验机上进行，滑动－Ｆ磨擦。试样不 动？配磨件以２００ ｒ／ｒａｉｎ的转速转动，压力为１９６ Ｎ。以试样表 面形成的磨痕宽度，表示试样的磨损程度，每隔１０ ｒａｉｎ测量一 次，磨损１ ｈ。磨痕宽度越大，表示该试样的耐磨性越差。
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８６０ ８７０ ＳＳＯ ８９０ ９００ ９ｌＯ ９２０ ９３０
图３ 奥氏体化温度对硬度和冲击功的影响
由图３可以看出，在８６０—９００℃温度范围内，随奥氏体 化温度升高，硬度和冲击功升高。这是因为在球墨铸铁中，石 墨是通过溶解和析出参与相变的。随着奥氏体化温度的升高， 越来越多的石墨碳溶入奥氏体，奥氏体中碳的固溶量升高，提 高了奥氏体的淬透性，使试样经等温淬火获得的下贝氏体组 织数量增加，故冲击功随之提高；而奥氏体中碳含量的提高， 会保留在随后形成的下贝氏体组织中，使其硬度值提高。但奥 氏体化温度超过９００℃后，随着温度的继续升高，奥氏体晶粒 会逐渐变得粗大，等温淬火后残留奥氏体数量增加，并沿晶界 呈网状分布，反而使试样的硬度值和冲击功有所下降。所以， 奥氏体化温度选择在８９０。９１０℃之间较为合适，试样可以获 得较高硬度和冲击功。 ３．２奥氏体化保温时间的选择
球墨铸铁中由于石墨的存在，具有比钢更好的耐磨性。球 墨铸铁中的石墨呈球状。对金属基体的破坏作用较小，其机械 性能主要取决于基体组织的性能。因此通过适当的热处理，球 墨铸铁能在保持其良好耐磨性的同时，获得较高的强度、硬度 和较好的塑性、韧性，是制造衬套的理想材料。
等温淬火是目前发挥球墨铸铁材料潜力最有效的一种热 处理方法。根据《铁路客车用贝氏体球墨铸铁衬套技术条件》 的规定，贝氏体球墨铸铁衬套经等温淬火处理后，其力学性能 应满足以下要求（见表１）。
（１）试样的硬度逐渐下降； （２）延伸率和冲击功逐渐提高，当等温温度升高至３５０℃ 左右时，延伸率和冲击功达到最高值； （３）抗拉强度逐渐提高，当等温温度升高至２８０。Ｃ时，抗 拉强度最高，然后逐渐降低。 在这个温度范围内等温淬火，转变产物是下贝氏体，具有 较高的综合机械性能。当等温温度超过３５０℃后，随着等温温 度的继续提高，硬度、抗拉强度、延伸率和冲击功，都呈明显的 下降趋势。因为此时的转变产物是上贝氏体，其硬度、抗拉强 度、延伸率和冲击功都比下贝氏体低。球墨铸铁衬套的机械性 能，要求以高强度、高硬度和高耐磨性为主，同时具备一定的 塑性和韧性。所以选择等温温度２５０～３２０℃比较合适，可以 获得综合机械性能较好的下贝氏体组织。 ３．４等温保温时间的选择 球墨铸铁衬套在等温淬火时，所发生的贝氏体转变是一 种不完全转变，由过冷奥氏体转变为下贝氏体组织延续的时 间很长。如果等温时间不足，必然有一部分过冷奥氏体来不及 转变为下贝氏体。而在随后的空冷过程中，转变为淬火马氏体 和少量的残留奥氏体，并产生一定的组织应力，从而使衬套的 硬度提高，塑性、韧性下降。等温时间对硬度和冲击值的影响 如图５所示。 从图５中可以看出，当保温时间超过９０ ｒａｉｎ后，硬度和冲 击值的变化不大，曲线趋近于水平，这说明过冷奥氏体转变为 下贝氏体的过程接近完成。按照组织相变规律，转变后期速度 非常缓慢，再延长保温时同，对性能的影响很小。如果等温时 间过长，会使生产周期延长，降低生产效率。综合各方面因素 考虑，等温时间选择６０—９０ ｍｉｌｌ比较合适。
１９８１．
【２】樊东黎，王广生，等．热处理手册【Ｍ】．北京：机械工业出版社，２００１． 【３】孙玉福，刘新田，赵靖宇．贝氏体抗磨球墨铸铁热处理工艺研究【刀．
金属热处理，２００２，（３）：３７－３９． 【４】陈世和．车辆修造工艺与装备【Ｍ】．北京：中国铁道出版社，１９９９． 【５】石子源，吴庆记．机械工程材料【Ｍ】．北京：中国铁道出版社，１９９８．
表１ 贝氏体球墨铸铁衬套的力学性能指标表
Ｓ＝０．００６％，Ｐ＝０．０６６％。 １．２原材料的金相组织
原材料的金相组织分别见图１、图２。 由图１可见，原材料的石墨形态（放大倍率１００ Ｘ）：球化 等级为２级，石墨大小为７～６级。
图１原材料的石墨形态 由图２观察到原材料的金相组织（放大倍率１００ Ｘ）：其基 体组织由“铁索体＋珠光体”构成。
奥氏体化保温时间，以使球墨铸铁衬套热透均温和奥氏 体成分均匀化为原则。在具体选择奥氏体化保温时间时，应考 虑球墨铸铁的化学成分及原始组织中，铁素体与珠光体的相 对数量等影响因素。比如，原始组织中铁素体数量比较多时， 可以适当延长保温时间。根据生产的实际情况，使用箱式炉加 热，保温时间选择３０ ｒａｉｎ左右比较合适。
收稿日期：２０１０－－－０６－０３ 作者简介：陈奕高（１９６３一），男，广西玉林人，工程师，研究方向为机电产品及金属材料检测。
万方数据
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．９，２０１０
３热处理工艺参数的选择
球墨铸铁衬套的等温淬火热处理工艺，主要参数是奥氏 体化温度和保温时间、等温淬火温度和保温时间。通过选择合 理的热处理工艺参数，确保球墨铸铁经等温淬火后获得具有 较高强度、较高塑性韧性和热处理变形小的下贝氏体组织。 ３．１ 奥氏体化温度的选择
３．３等温淬火温度的选择 本次试验将拉伸试验试样、冲击试验试样和硬度试样经
９００℃加热、保温３０ ｒａｉｎ后，分别在２３０℃、２５０℃、２７０℃、 ３００℃和３５０℃、４００ ｏＣ等温６０ ｒａｉｎ后空冷，测定其硬度、抗拉 强度、延伸率和冲击功，绘制出关系曲线（结果如图４所示）。
７０ Ｂ０ 兰５０ 盏柏 ３０ ２０
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２∞
２４０
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菩浸爱度（℃）
图４等温温度与机械性能的关系
从球墨铸铁的奥氏体等温转变曲线可以看出，其马氏体 开始转变温度Ｍｓ为２３０℃，如果在低于２３０℃的盐浴中进 行等温淬火，将会获得马氏体组织。所以，本次等温温度选择 试验限定在２３０．４００℃的范围内。从图４可以看出，在２３０— ３５０℃的温度范围内，随着等温温度的升高：
热处理是球墨铸铁衬套生产过程中非常重要的环节，其 工艺的合理性，直接影响衬套的组织和性能，直接影响衬套的 使用寿命。所以对球墨铸铁衬套的热处理工艺进行研究，是十 分必要的。
图２原材料的金相组织
２等温淬火盐浴组成的选择
１ 原材料的化学成分和金相组织
制作衬套的原材料，要有适当的金相组织和化学成分，这 是生产合格衬套的基础，也是制定衬套热处理工艺的重要依 据。经对原材料进行金相检验和化学成分分析，结果如下： １．１ 原材料的化学成分
（３）贝氏体球墨铸铁衬套综合性能较好，其耐磨性优于钢 衬套。
图６球墨铸铁衬套金相组织
５不同材料衬套耐磨性能比较
耐磨性是机车车辆使用的各种衬套的一个重要性能指 标，耐磨性的好坏，直接影响到衬套的使用寿命。本文选择球 墨铸铁等温淬火、４５钢淬火回火、Ｑ２３５渗碳淬火回火３种不
参考文献： …崔岜．钢铁材料及有色金属材料【Ｍ】．北京：机械工业出版社出版，
选择衬套的奥氏体化温度，要综合考虑化学成分、原始组 织和壁厚等因素。既要保证基体组织能够完全奥氏体化，不残 留铁素体；又要避免温度过高，导致奥氏体晶粒粗大，等温淬 火后残留奥氏体数量增加并呈网状分布，降低球墨铸铁衬套 的机械性能。本次试验将冲击试样和硬度试样在ＲｘＱ３—４５— １２高温箱式炉分别用８６０℃、８８０℃、９００℃、９３０℃进行奥氏 体化，保温３０ ｍｉｎ后在ＲＹＧ－－５０－－５硝盐炉中进行３００℃、６０ ｍｉｎ等温淬火，然后测定其冲击功和硬度，其结果如图３所示。
以时间为横坐标，磨痕宽度为纵坐标，分别绘制３种材料 的磨损曲线（如图７所示）。
图５等温时间对硬度和冲击功的影响
４ 力学性能试验和金相组织检验结果
综上所述，选定球墨铸铁衬套等温淬火工艺参数为：奥氏 体化温度９００ ｏＣ，奥氏体化保温时问３０ ｍｉｎ，等温温度２８０ ℃，等温保温时间６０ ｒａｉｎ。为进一步验证该工艺的可行性，分 别用球墨铸铁加工成拉伸试验试样、冲击试验试样和硬度试 样，严格按本工艺进行等温淬火，然后分别测定其抗拉强度、 延伸率、冲击功和硬度等力学性能指标，并进行金相组织检 验。检验结果如下： ４．１ 球墨铸铁衬套试样力学性能