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传统的贝氏体铸铁热处理工艺(如等温盐浴淬火)有诸如能耗大、污染严重、成本高、员工操作环境差等诸多缺点,不符合当前社会的发展主题,影响贝氏体铸铁在未来的发展。选用水溶性有机聚合物水溶液,通过调节其浓度、温度,配制具备合理冷却能力的淬火介质代替传统的熔盐,配合一定的热处理工艺,可生产性能优良的贝氏体铸铁,并有效避免或改善上述缺点,开辟贝氏体铸铁生产新途径,为今后热处理工艺发展的一个重要方向。
本文概述了有机聚合物水溶液作为淬火介质进行贝氏体铸铁热处理的原理及工艺流程,分析淬火介质的冷却特性、淬火工艺参数以及其他工艺参数对铸铁淬火组织的影响,探讨贝氏体组织生成机理。
选用3种浓度的UCON-E(聚烯烃乙二醇的一种)水溶液作为淬火介质,分别在30℃和60℃条件下,进行贝氏体铸铁热处理工艺的探索性试验。同时,选用聚丙烯酸钠和机油作为淬火介质进行试验,同UCON-E水溶液对比。
用ivfquenchotest测试仪测试不同淬火介质的冷却特性并进行分析。通过光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计、宏观硬度计等设备对淬火组织形貌、力学性能等进行分析,测定淬火组织的组成、显微硬度和宏观硬度,提出贝氏体铸铁热处理优化工艺参数。
通过试验,30℃的30%UCON-E水溶液具备较为理想的冷却特性,用该介质对普通HT200铸铁进行冷却,冷却35~40s后340℃保温2h,得到以贝氏体组织为主的基体,显微硬度达到445~480Hv,宏观硬度达到33~34.5HRC,抗拉强度达到315MPa,较未处理前的强度提高38.7%,明显改善了试样的力学性能。同时,试验证明,0.3%聚丙烯酸钠(3000万分子量)水溶液淬火试样基体组织以珠光体为主,机油淬火试样基体以马氏体为主,这两种淬火介质不适用于贝氏体铸铁的生产。
试验表明,用UCON-E水溶液作为淬火介质,可以满足贝氏体铸铁生产的要求,为有机聚合物水溶液在贝氏体铸铁生产中的应用提供了可靠的依据。