[发明专利]一种超高强度高延伸率厚大球墨铸铁件及其热处理方法

说明书

本发明提供的一种超高强度高延伸率厚大球墨铸铁件的热处理方法在热处理前，采用粒度为80～100目的粗型砂粘附在球墨铸铁件表层上形成粘砂层，并在该粘砂层上附着铸造涂料形成涂料层后风干。本发明的热处理前先覆砂和附着铸造涂料，能使球墨铸铁件表面润湿，提高冷却水雾与厚大球墨铸铁件的接触时间，加快雾冷的冷却速度，且又能使厚大球墨铸铁件的正火冷却速度介于水冷和雾冷之间。冷却速度还能通过涂料层厚度、喷雾流量控制和调节，从而能够满足厚大件球墨铸铁件的正火冷却条件，且能使得厚大球墨铸铁件距离表层的30～60mm深处，获得索氏体组织和细片状珠光体组织，能够在距离球墨铸铁件表面30‑60mm深度时获得强度为1100‑980MPa，延伸率为5‑7％的力学性能。

技术领域

本发明属于热处理领域、超高强度厚大件球墨铸铁生产领域，具体涉及一种超高强度高延伸率厚大球墨铸铁件及其热处理方法。

背景技术

对于厚大件球墨铸铁件，无论凝固速度还是凝固后的冷却速度都非常慢，前者会造成球化衰退、石墨漂浮、开花状石墨等，而后者会造成铸铁的金属基体组织粗大，珠光体片间距粗大，进而影响力学性能。特别是对于拉伸强度和延伸率都要求非常高的厚大截面球铁件，往往需要采用热处理的正火工艺手段强化基体，细化组织。

然而，加热并不难，难点在于冷却速度的相匹配。厚大件完成奥氏体化转变后，需要按照一定的冷却速度冷却，完成共析转变。冷却速度太快，容易在表层产生渗碳体或者马氏体组织，影响加工性能或者产生表面裂纹；冷却速度太慢，铸件芯部的热量不能够快速传出，共析转变进行变得缓慢，珠光体数量减少，层片间距变大，不能够达到基体强化的要求，或者仅仅表层浅表范围内能够达到要求，深度不够。

通常情况，厚大件球墨铸铁铸件的正火冷却方式一般有水冷、油冷、雾冷、风冷等，水冷和油冷由于冷却速度太快，一般常用作淬火工艺，如上文所述，不适用于正火冷却；而雾冷和风冷的冷却能力有限，一般仅适用于截面80-100mm的中小型铸件，如目前企业中的超高强度球墨铸铁车用曲轴的生产就是采用雾冷方式；风冷冷却速度更加缓慢，同样不适用于厚大尺寸的球墨铸铁件。

因此，需要发明一种冷却速度介于水冷和雾冷之间的冷却方式，能够满足厚大件球墨铸铁的正火冷却条件，提升基体性能，达到超高强度和高延伸率的目的。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供的一种超高强度高延伸率厚大球墨铸铁件及其热处理方法，具体方案如下：

一种超高强度高延伸率厚大球墨铸铁件的热处理方法，在热处理前，采用粒度为80~100目的粗型砂粘附在球墨铸铁件表层上形成粘砂层，并在该粘砂层上附着铸造涂料形成涂料层后风干。

进一步地，所述热处理方法包括如下步骤：

步骤1，覆砂处理：在球墨铸铁件开箱前采用粒度为80~100目的粗型砂粘附在球墨铸铁件表层上形成粘砂层；

步骤2，铸造涂料处理：将球墨铸铁件开箱冷却至室温且在热处理前，在步骤1球墨铸铁件的粘砂层上浸泡或喷刷铸造涂料以形成涂料层后风干；

步骤3，热处理：将步骤2铸造涂料处理的球墨铸铁件送入正火炉加热，升温至860~890℃，保温120min后出炉；

步骤4，雾冷处理：将步骤3出炉后的球墨铸铁件进行雾冷，在距离表面深度30mm~60mm处分别获得索氏体组织和细片状珠光体组织。

进一步地，所述雾冷的流量为2.1~3.0L/s，零冷时间为220~300s。

进一步地，所述球墨铸铁件的壁厚为150-210mm。

进一步地，所述铸造涂料为灵峰6001高效水基干粉铸造涂料或灵峰4071醇基铸造涂料，涂料层厚度为0.08~0.2mm。

一种采用所述的热处理方法获得的超高强度韧性的球墨铸铁件。

所述超高强度韧性的球墨铸铁件的强度为1000~1150Mpa，延伸率为5~6.5%。