随着科技的发展，客户对各种机械设备使用寿命长，效率高，环保，以及运行成本低等要求越来越高，因此在设计制作中希望材料具备容易采购，容易成形，成本低，以及强度高等性能。为使金属零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，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，并可以通过热处理予以控制，以此钢铁的都可以通过热处理工艺来改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能而被广泛地应用。
　　金属热处理是机械制造中的重要过程之一，与其他加工工艺相比，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，而这一般不是肉眼所能看到的，因此，其是机械制造中的特殊工艺过程，也是质量管理的重要环节。
　　一、球墨铸铁的热处理特点
　　铸造是一门古老的金属成形工艺，是铁液注入不同的型腔经过冷却后形成各式各样的铸件形状。铸件热处理是金属热处理的一种，应用广泛的一般有退火、正火、淬火、回火。
　　由于铸件基本成分与钢既存在相似处，普通碳素钢的各种热处理方法基本上都可以应用于球墨铸铁。但由于铸铁中有石墨存在，且化学成分中的碳、硅含量较高，其他微量元素也存在大的区别，所以铸件热处理有固有的特点。
　　球墨铸铁热处理时应注意以下几点：
　?。?）热处理只能改变金属基体组织，而不能改变石墨的形状和分布。
　?。?）由于球墨铸铁是以铁、碳、硅为主的多元合金，共析转变是在一个温度范围内进行的。在共析温度范围内，铁素体、奥氏体和石墨三相共存，并且在此区间的不同温度，铁素体和奥氏体的相对量不同。因此，通过改变加热温度可以得到不同的基体组织和性能。
　　（3）加热使部分石墨融入奥氏体，因此能通过改变加热温度来控制石墨溶入奥氏体的数量，在冷却后获得不同含碳量的基体组织和性能。
　　（4）石墨的导热性较差且融入奥氏体较困难，因此球墨铸铁热处理时，加热温度比碳钢高，保温时间比碳钢长。
　　下面介绍一种球墨铸铁的提高抗冲击性能的热处理工艺。
　　二、FCD700材质铸件抗冲击性能改善的热处理
　　以日本材质FCD700为例，相当于我国QT700。
　　１．热处理工艺
　　试验铸件实体及热处理工艺如图1、图2所示。

　　图1 铸件实体

　　图2 热处理工艺

　　2. 热处理分析
　?。?）设备选择 由于铸件形状不规则，且尺寸较大，较适合箱式热处理炉。
　?。?）冷却方式 采用风冷。虽然风冷的效果比水冷差，但是可以避免水冷过程中产生裂纹的风险。
　?。?）冷却效果 由于风冷效果差，所以对风向和风量有要求，同时对铸件的堆放姿态也有特殊要求，否则会因冷却效果不足，最后导致热处理失败。
　　3. 热处理实施
　?。?）事前冷却风扇准备，位置固定如图3所示。
　?。?）铸件的堆放如图4所示。
　　（3）根据热处理工艺曲线实施860℃热处理。
　?。?）热处理完毕出炉风冷（风冷时间1h），出炉后的不同时间状态如图5所示。取A、B两点测冷却曲线，如图6、图7所示。
　　（5）返回炉内进行650℃回火处理，完毕后出炉空冷。

　　图3 冷却风扇布置

　　图4 铸件堆放

　　图5

　　图6

　　图7 冷却曲线

　　4.化学成分及外TP试验片性能
　　外TP试验片性能及化学成分见表1。

　　5. 冲击试样
　　图样制定的取样位置及试样制备流程图图8、图9所示。

　　 图8

　　图9

　　6. 检测结果
　?。?）力学性能 因国内冲击角度为150°且角度不好调整，与日本冲击试验方法不一样，为保证试验结果的统一性，按表2试验条件进行实施，结果见表3。

　　（2）金相组织 采用JIS测定方法确认，结果见表4，组织如图10所示。

　　图 10

　　以上铸件的经过日方检测，全部达到日本JIS技术要求。
　　对冲击性能有要求的FCD700材质热处理，铸件在热处理前及热处理后要确认数批硬度值，热处理后的硬度应在230～260HBW之间较适合，如硬度大于260HBW时，应进行冲击性能试验来判定结果。
　　7. 提高球墨铸件冲击性能热处理的注意事项
　?。?）由于现在铸件的加工余量设定的较少（3～5mm），所以铸件的堆放姿态要防止铸件在高温时变形的发生。
　?。?）铸件堆放时需保持适当的间距，要利于风冷空气流动。
　?。?）铸件的厚大部位要朝风机一侧放置。
　?。?）保证风冷1h以上。
　?。?）冷却风扇的角度、位置要固定。
　　三、结语
　　铸件热处理是机械制造中的特殊工艺过程，也是质量管理的重要环节,不但要严格按照热处理工艺进行作业，而且要对设备进行严格的管理。对于热处理炉的热电偶每年要校正，根据作业频度也要适当调整检查频度，更换后要按照国家标准对炉内温度的均匀性进行测试。温度控制仪也要每年进行年检。设备、生产管理还要建立异常联络体制，以便对产品质量进行严格控制。