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灰铁铸件的性能和时效处理方式

日期:2017-12-06 09:15点击:次
灰铁铸件热处理是机械制造中的重要工艺之一。

  灰铁铸件热处理是机械制造中的重要工艺之一,它和其它的加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是   的。
  灰铁铸件是以铁和碳为基础的铸造合金,后者主要以薄片状石墨微粒的形式呈现。灰铁的性能取决于石墨的形式和分布状态,及矩阵结构。灰铁铸件时效处理有三种方式:自然时效、人工时效、振动时效。
  1、自然时效处理将灰铁铸件放置于露天中几个月或者几年,虽然这种处理方法有效,但是耗费时间长。
  自然时效和热时效,即工件露天长时间放置,由于温度的自然变化以及其它环境变化使工件的尺寸日趋稳定。一般说来这需长达两年的时间。用木锤敲击工件,用风握直接振动等,在实际生产中都有应用,有人认为用机械施加工件即相当于加速自然时效,这种方法在国外早有专刊。它的基本原理就是采用激振器的周期外力-激振力的作用下,使之与工件发生共振(激振器产生与工件本征频率相一致的振动频率)。从而获得相当大的振动能量,这种能量可以和热能相比的、共振中交变的初应力与残余应力相叠加,驱使工件产生大的振动,发生局部屈服,使晶体内部错位和晶界产生微观滑移,引起微量塑性变形,促使大量错位一部分钉轧在杂质上,另一部分聚集到晶粒间界上,另外还有一部分错位获得足够大的能量,可以穿过晶界而进入另一个晶粒内,这样从总体看工件的残余应力得到松弛或均化,在宏观上表现为尺寸稳定、刚度、耐腐蚀性、耐疲劳性提高,金属内耗下降,塑性得到改善。由于晶粒内位错大量聚集在晶界和杂质上,所以造成各个晶粒内应力的   不均匀性,使微观应力提高。由此错位处在大的大型应力场内,滑移阻尼增大,所以位错再滑移是非常困难的。
  2、人工时效退火处理退火处理是灰铁铸件效果好的时效处理方法,但是它的费用较高,增加了铸造的成本。人工时效是将铸件加热到550~650℃进行去应力退火,它比自然时效节省时间,残余应力去除较为   。
  3、振动时效处理:用振动时效仪对灰铁铸件进行振动时效处理。
  振动时效消除残余应力就是将激振器紧紧固定于工件上施加机械振动,工件放置于橡胶块或者其他弹性支撑上,以防止地面对振动的阻尼作用,振动频率通过控制器控制调节电机转速获得,频率通常在167HZ以内,整个设备消耗电能很低,一般不超过1KW,对于大多数工件,15分钟振动即可消除或均化应力,使工件尺寸稳定精度提高,处理的工件重量从几十公斤到上百吨。振动时效技术又称“振动消除应力法”,国外简称“VSR”技术。它的实施过程是通过振动时效装置的控制系统控制激振器的转数和偏心作用在工件上产生离心力,使工件发生共振(谐振),让工件需时效部位产生   幅度、   周期的交变运动,并吸收能量,经过   时间的振动引起工件微小塑性变形及晶粒内部位错逐渐滑移,并重新缠绕钉扎使得残余应力被消除和均化,防止工件变形和开裂,从而达到提高工件尺寸精度稳定性,增强工件的抗变形能力和提高疲劳寿命。
  灰铁铸件的性能:
  1.具有良好的铸造和切削加工性,其熔炼比较方便,融化温度较低。
  2.具有良好的导热性能,用灰铁铸件制作内燃机上的汽缸体,汽缸盖时,可迅速到处大量的热量,这中良好的导热性低于在高温下工作的机电设备是很重要的。
  3.具有良好的减震性,既能有效的吸收机器振动的能量,从而起到阻尼的作用,这也是灰铁铸件一项很重要的性能。
  4.具有片状石墨,在基体上起到切口的作用,因而使得灰铁铸件作为结构金属材料不具有切口敏感性。
  5.具有良好的润滑性能,灰铁铸件制作机电设备上经受滑动摩擦的零件时,具有良好的减磨性能。
  灰铁铸件机床质量主要包括机床铸件外观质量、灰铁铸件机床内在质量和机床铸件使用质量。外观质量指灰铁铸件机床表面粗糙度、表面缺陷、尺寸偏差、形状偏差、重量偏差;内在质量主要指机床铸件的化学成分、物理性能、机械性能、金相组织以及存在于机床铸件内部的孔洞、裂纹、夹杂、偏析等情况;使用质量指机床铸件在不同条件下的工作耐久能力,包括耐磨、耐腐蚀、耐激冷激热、疲劳、吸震等性能以及被切削性、可焊性等工艺性能。机床铸件质量对机械产品的性能有很大影响。例如,机床铸件的耐磨性和尺寸稳定性,直接影响机床的精度保持寿命;各类泵的叶轮、壳体以及液压件内腔的尺寸、型线的准确性和表面粗糙度,直接影响泵和液压系统的工作效率,能量消耗和气蚀的发展等;内燃机缸体、缸盖、缸套、活塞环、排气管等铸件的强度和耐激冷激热性,直接影响发动机的工作寿命。

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