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QT500-7进行时效处理时,时效温度和时间应如何选择?

返回列表 来源:无锡市铸造厂 浏览:- 发布日期:2025-08-30 15:52:12【
QT500-7 的时效处理核心目标是稳定铸件尺寸、消除残余应力(尤其针对正火后仍存在的微量内应力),且需避免因温度过高导致基体组织转变(如珠光体分解、铁素体粗化),从而不影响其 “抗拉强度≥500MPa、断后伸长率≥7%” 的核心性能。时效温度和时间的选择需结合铸件精度要求、壁厚差异及前期热处理状态综合确定,具体遵循 “低温长时、精准匹配” 原则,以下为详细选择依据和参数范围:

一、时效温度的选择:以 “不改变基体组织” 为核心准则

QT500-7 的基体为珠光体 + 铁素体混合组织(正火后珠光体占比 50%-70%),时效温度需严格控制在 “不触发相变、不析出有害相” 的区间内,具体选择逻辑如下:

1. 核心温度范围:180-250℃(最常用)

  • 选择依据:此温度区间仅能激活基体中微量碳、氮原子的扩散(如从铁素体晶格中析出极细的渗碳体(Fe?C)或氮化物),不会导致珠光体分解(珠光体稳定温度下限约 280℃),也不会使铁素体晶粒粗化(铁素体粗化温度需>300℃),可在稳定尺寸的同时,完全保留正火后的强度和韧性。
  • 典型场景:适用于绝大多数 QT500-7 铸件,如机床主轴、液压泵壳体、汽车底盘支架等,既能消除正火后残留的微量应力,又能避免尺寸变形。

2. 特殊温度调整:根据精度需求微调

  • 高精度件(如精密齿轮、阀块):选择200-220℃。此温度下原子扩散速度适中,析出相更均匀,尺寸稳定效果更优,且可避免低温(<180℃)下时效不彻底、高温(>250℃)下可能出现的 “应力松弛过度导致的微量塑性变形”。
  • 厚壁大件(如大型柴油机缸体,壁厚>100mm):选择220-250℃。厚壁件内部应力分布更复杂,需略高温度加速应力释放,同时延长保温时间(见下文),确保内外层应力消除均匀,避免后期使用中因应力梯度导致开裂。
  • 低温敏感件(如低温环境使用的农机配件):选择180-200℃。低温时效可减少铁素体中碳的析出量,避免低温下因析出相导致的韧性轻微下降(虽影响极小,但对 - 20℃以下工况需严格控制)。

二、时效时间的选择:以 “应力充分释放、尺寸稳定” 为目标

时效时间需与温度、壁厚、应力水平匹配,核心逻辑是 “温度越低,需时间越长;壁厚越厚,需时间越长”,具体参数范围及选择依据如下:

1. 基础时间范围:4-8 小时(对应 180-250℃)

  • 选择依据:通过 “温度 - 时间积”(即时效效果与温度和时间的乘积正相关)确保应力释放充分。例如:
    • 180℃时,需 6-8 小时:低温下原子扩散慢,需更长时间让内应力通过析出相 “锚定” 释放;
    • 250℃时,需 4-6 小时:高温下原子扩散快,较短时间即可完成应力松弛,避免过长时间导致能耗增加或表面氧化。

2. 按壁厚调整:厚壁件延长时间,薄壁件缩短时间

  • 薄壁件(壁厚<30mm,如小型法兰、连接件):4-5 小时(200-220℃)。薄壁件应力分布均匀,且热传导快,时效过程中内外温度一致,无需过长时间即可达到尺寸稳定。
  • 中厚壁件(壁厚 30-100mm,如主轴、泵体):5-7 小时(200-230℃)。需平衡应力释放效率与能耗,确保中心区域应力充分消除,避免 “表面已稳定、内部仍有应力” 的情况。
  • 厚壁件(壁厚>100mm,如大型缸体、机架):7-8 小时(220-250℃)。厚壁件中心冷却慢,前期正火后残余应力更集中,需最长时间确保内外层应力同步释放,同时略高温度可加速中心区域的原子扩散。

3. 按前期热处理状态调整:正火后直接时效 vs 存放后时效

  • 正火后 48 小时内时效:选择下限时间(如 4-6 小时)。正火后铸件内部应力处于 “活跃状态”,原子扩散能力较强,时效响应更快,无需过长时间即可稳定。
  • 正火后存放超过 1 周再时效:选择上限时间(如 6-8 小时)。存放过程中部分应力会自然松弛,剩余应力更 “稳定”,需更长时间才能通过时效完全消除。

三、关键注意事项:避免时效失效或性能下降

  1. 升温速率控制:需缓慢升温(≤100℃/h),避免铸件内外温差过大导致新的热应力(尤其厚壁件),建议采用 “分段升温”(如室温→100℃保温 1h→200℃保温 1h→目标温度)。
  2. 冷却方式:必须随炉缓冷(冷却速率≤50℃/h)至 200℃以下出炉,禁止空冷或强制冷却 —— 快速冷却会重新引入热应力,抵消时效效果。
  3. 避免超温:严禁温度超过 280℃,否则会导致珠光体开始分解(转变为铁素体 + 渗碳体),使抗拉强度下降(可能低于 500MPa),同时韧性也会因渗碳体粗化而降低。
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