[发明专利]一种控制冷却制备奥铁体球铁的工艺

说明书

本发明提供了一种控制冷却制备奥铁体球铁的工艺，包括以下步骤：首先熔炼合格的铁液，经过球化孕育处理后，在适当的温度浇注到铸型后，当工件冷却至奥氏体转变温度以上时，立即将工件从铸型中取出置于控制冷却装置中，采用可控的冷却方式，使工件各部位按设定的冷却速率快速冷却到适当的温度并等温一定的时间，然后取出工件并空冷至室温，最终得到基体组织为奥铁体的奥铁体球铁。本发明所制备的奥铁体球铁具备优良的性能，同时该工艺流程简单，具有节能、省时、环保等优点。

技术领域

本发明提供了一种制备奥铁体球铁的方法，尤其涉及一种通过控制冷却工艺来制备奥铁体球铁的方法，属于金属材料技术领域。

背景技术

奥铁体球铁的显微组织由奥氏体加上针状铁素体的混合组织组成。其每一束针状铁素体由许多位相相同，厚度大约为200nm的薄铁素体片组成。其奥氏体有两种形态：一种是存在于针状铁素体之间的近似于等轴形的块状奥氏体；一种是存在于针状铁素体内的薄条形奥氏体。将球墨铸铁加热至奥氏体开始形成的温度以上，保持一定时间，使基体组织转变为奥氏体组织，然后以避免产生珠光体的冷却速度快速冷却至马氏体开始转变温度以上，并等温保温一定时间，使球墨铸铁得到由针状铁素体和富碳奥氏体组成的奥铁体基体的一种热处理工艺。这种热处理工艺称为等温淬火热处理。

奥铁体球铁具有很高的强度、疲劳强度、冲击韧性，优越的耐磨、抗磨性，良好的吸震性能等优点，在各种装备制造领域都得到广泛的应用。随着现代工业激烈的竞争，高性能低成本的材料是各企业所追求的目标，而奥铁体球铁可以很好地满足要求。比如，以奥铁体球铁代替锻钢及铸钢生产汽车零部件，可减重10-30％，降低相对成本15-30％，因组织中含有球状石墨能显著降低工作噪音，同时可以大幅度提高零件使用寿命。

然而，现代先进制造行业提倡节材减能、绿色环保、可持续发展的原则。目前奥铁体球铁的主要生产方式为等温淬火热处理，其能耗较大、生产周期较长，如果处理不当会对环境有一定的影响。

发明内容

本发明提供了一种控制冷却制备奥铁体球铁的工艺，所制备的奥铁体球铁具备优良的性能，同时该工艺流程简单，具有节能、省时、环保等优点。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种控制冷却制备奥铁体球铁的工艺，包括以下步骤：

(1)熔炼合格的铁液，出炉温度为1500℃±10℃，经球化孕育处理，浇注温度为1360℃～1390℃，浇注至装有热电偶的铸型中，通过热电偶实时检测温度，当工件温度降至920℃～950℃时快速打箱，然后在10～20秒内将工件转移至预先设定温度为260℃～380℃的奥铁体球铁转变控制冷却装置中；

(2)实时监测奥铁体球铁转变控制冷却装置中工件的温度，通过喷射空气使工件冷却，当工件的温度降低至820℃～850℃时，同时喷射空气和水雾使工件快速冷却，冷却速度为5℃～10℃/秒；

(3)当工件的温度降低至380℃～400℃时，停止喷射水雾，继续喷射空气对工件冷却，直至工件温度降低至等温温度，使工件在等温温度下等温处理50～90分钟，通过喷射空气冷却和加热处理，使工件的温度维持在等温温度的±3℃范围内；所述等温温度根据奥铁体球铁的不同牌号在260℃～380℃范围内选择；

(4)工件的等温处理结束后，将工件从奥铁体球铁转变控制冷却装置中取出，然后将其空冷至室温，最终得到基体组织为奥铁体的奥铁体球铁。

步骤(2)中采用高精度光学测温仪透过耐高温玻璃实时检测工件温度，每隔10秒采样一次，高精度光学测温仪、耐高温玻璃以及工件处于一条水平线上。

步骤(2)和步骤(3)中，能喷射空气和水雾的喷头设置有两个，分别位于工件的上方和下方。

步骤(2)和步骤(3)中，采用空气搅拌器使工件周围的环境温度保持均匀一致。