QT500-7 的時(shí)效處理核心目標(biāo)是
穩(wěn)定鑄件尺寸、消除殘余應(yīng)力(尤其針對(duì)正火后仍存在的微量?jī)?nèi)應(yīng)力),且需避免因溫度過(guò)高導(dǎo)致基體組織轉(zhuǎn)變(如珠光體分解、鐵素體粗化),從而不影響其 “抗拉強(qiáng)度≥500MPa、斷后伸長(zhǎng)率≥7%” 的核心性能。時(shí)效溫度和時(shí)間的選擇需結(jié)合
鑄件精度要求、壁厚差異及前期熱處理狀態(tài)綜合確定,具體遵循 “低溫長(zhǎng)時(shí)、精準(zhǔn)匹配” 原則,以下為詳細(xì)選擇依據(jù)和參數(shù)范圍:
QT500-7 的基體為珠光體 + 鐵素體混合組織(正火后珠光體占比 50%-70%),時(shí)效溫度需嚴(yán)格控制在 “不觸發(fā)相變、不析出有害相” 的區(qū)間內(nèi),具體選擇邏輯如下:
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選擇依據(jù):此溫度區(qū)間僅能激活基體中微量碳、氮原子的擴(kuò)散(如從鐵素體晶格中析出極細(xì)的滲碳體(Fe?C)或氮化物),不會(huì)導(dǎo)致珠光體分解(珠光體穩(wěn)定溫度下限約 280℃),也不會(huì)使鐵素體晶粒粗化(鐵素體粗化溫度需>300℃),可在穩(wěn)定尺寸的同時(shí),完全保留正火后的強(qiáng)度和韌性。
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典型場(chǎng)景:適用于絕大多數(shù) QT500-7 鑄件,如機(jī)床主軸、液壓泵殼體、汽車(chē)底盤(pán)支架等,既能消除正火后殘留的微量應(yīng)力,又能避免尺寸變形。
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高精度件(如精密齒輪、閥塊):選擇200-220℃。此溫度下原子擴(kuò)散速度適中,析出相更均勻,尺寸穩(wěn)定效果更優(yōu),且可避免低溫(<180℃)下時(shí)效不徹底、高溫(>250℃)下可能出現(xiàn)的 “應(yīng)力松弛過(guò)度導(dǎo)致的微量塑性變形”。
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厚壁大件(如大型柴油機(jī)缸體,壁厚>100mm):選擇220-250℃。厚壁件內(nèi)部應(yīng)力分布更復(fù)雜,需略高溫度加速應(yīng)力釋放,同時(shí)延長(zhǎng)保溫時(shí)間(見(jiàn)下文),確保內(nèi)外層應(yīng)力消除均勻,避免后期使用中因應(yīng)力梯度導(dǎo)致開(kāi)裂。
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低溫敏感件(如低溫環(huán)境使用的農(nóng)機(jī)配件):選擇180-200℃。低溫時(shí)效可減少鐵素體中碳的析出量,避免低溫下因析出相導(dǎo)致的韌性輕微下降(雖影響極小,但對(duì) - 20℃以下工況需嚴(yán)格控制)。
時(shí)效時(shí)間需與溫度、壁厚、應(yīng)力水平匹配,核心邏輯是 “溫度越低,需時(shí)間越長(zhǎng);壁厚越厚,需時(shí)間越長(zhǎng)”,具體參數(shù)范圍及選擇依據(jù)如下:
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選擇依據(jù):通過(guò) “溫度 - 時(shí)間積”(即時(shí)效效果與溫度和時(shí)間的乘積正相關(guān))確保應(yīng)力釋放充分。例如:
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180℃時(shí),需 6-8 小時(shí):低溫下原子擴(kuò)散慢,需更長(zhǎng)時(shí)間讓內(nèi)應(yīng)力通過(guò)析出相 “錨定” 釋放;
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250℃時(shí),需 4-6 小時(shí):高溫下原子擴(kuò)散快,較短時(shí)間即可完成應(yīng)力松弛,避免過(guò)長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)致能耗增加或表面氧化。
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薄壁件(壁厚<30mm,如小型法蘭、連接件):4-5 小時(shí)(200-220℃)。薄壁件應(yīng)力分布均勻,且熱傳導(dǎo)快,時(shí)效過(guò)程中內(nèi)外溫度一致,無(wú)需過(guò)長(zhǎng)時(shí)間即可達(dá)到尺寸穩(wěn)定。
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中厚壁件(壁厚 30-100mm,如主軸、泵體):5-7 小時(shí)(200-230℃)。需平衡應(yīng)力釋放效率與能耗,確保中心區(qū)域應(yīng)力充分消除,避免 “表面已穩(wěn)定、內(nèi)部仍有應(yīng)力” 的情況。
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厚壁件(壁厚>100mm,如大型缸體、機(jī)架):7-8 小時(shí)(220-250℃)。厚壁件中心冷卻慢,前期正火后殘余應(yīng)力更集中,需最長(zhǎng)時(shí)間確保內(nèi)外層應(yīng)力同步釋放,同時(shí)略高溫度可加速中心區(qū)域的原子擴(kuò)散。
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正火后 48 小時(shí)內(nèi)時(shí)效:選擇下限時(shí)間(如 4-6 小時(shí))。正火后鑄件內(nèi)部應(yīng)力處于 “活躍狀態(tài)”,原子擴(kuò)散能力較強(qiáng),時(shí)效響應(yīng)更快,無(wú)需過(guò)長(zhǎng)時(shí)間即可穩(wěn)定。
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正火后存放超過(guò) 1 周再時(shí)效:選擇上限時(shí)間(如 6-8 小時(shí))。存放過(guò)程中部分應(yīng)力會(huì)自然松弛,剩余應(yīng)力更 “穩(wěn)定”,需更長(zhǎng)時(shí)間才能通過(guò)時(shí)效完全消除。
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升溫速率控制:需緩慢升溫(≤100℃/h),避免鑄件內(nèi)外溫差過(guò)大導(dǎo)致新的熱應(yīng)力(尤其厚壁件),建議采用 “分段升溫”(如室溫→100℃保溫 1h→200℃保溫 1h→目標(biāo)溫度)。
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冷卻方式:必須隨爐緩冷(冷卻速率≤50℃/h)至 200℃以下出爐,禁止空冷或強(qiáng)制冷卻 —— 快速冷卻會(huì)重新引入熱應(yīng)力,抵消時(shí)效效果。
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避免超溫:嚴(yán)禁溫度超過(guò) 280℃,否則會(huì)導(dǎo)致珠光體開(kāi)始分解(轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體 + 滲碳體),使抗拉強(qiáng)度下降(可能低于 500MPa),同時(shí)韌性也會(huì)因滲碳體粗化而降低。
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