[其他]黑色金屬熱處理的改進方法

無效

• 申請號: 88101145
• 申請日: 1988-03-05
• 公開（公告）號: CN88101145A
• 公開（公告）日: 1988-09-14
• 發明（設計）人: 威廉姆·H·莫里;阿里·萊托南
• 申請（專利權）人: 威廉姆·H·莫里;阿里·萊托南
• 主分類號: C21D1/18
• 分類號: C21D1/18
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 盧寧

本發明涉及鑄鐵或鋼熱處理的方法，更具體地講，它涉及一種產生貝氏體結構和改進機械和物理特性的改進了的處理方法。

眾所周知，鑄鐵或鋼可以從高溫狀態奧氏體結構，以抑制正常珠光體的形成而代之以奧氏體和馬氏體冷卻速率冷卻下來。奧氏體和馬氏體在低溫時，如室溫下，是穩定的。我們也知道，如鑄鐵或鋼在一選定的介于較高的奧氏化溫度與室溫之間的溫度下維持一段時間，又若珠光體光被抑制，則代之以形成貝氏體結構。這種貝氏體可容納不等量的珠光體，奧氏體或馬氏體，這取決于確切的經常發生的冷卻條件和鑄鐵或鋼的確切的成份。

這種由熱處理產生的貝氏體的過程稱為奧氏體回火。常規的工序包括將鑄鐵或鋼加熱到超過1300°F使它變成奧氏體結構。該溫度稱為奧氏化溫度。完全出于實用的目的，該奧氏化溫度保持在1900°F的最高值，對每一英寸鑄件時間通常為1小時加30分鐘，該時間某種程度也取決于爐子負荷下鑄鐵的總質量和加入爐內的熱量。然后鑄鐵或鋼被快速冷卻到固定不變的溫度，即稱為奧氏化溫度，通常在400°F到800°F之間。在該溫度下維持1至4小時，它取決于鑄件的質量和成份。然后鑄鐵或鋼再冷卻到室溫。

奧氏體回火通常在熱鹽或熱油或液態介質槽內進行使它可維持在奧氏體回火溫度。鑄鐵或鑄鋼型材在奧氏體化溫度下從爐內取出放入奧氏體回火槽內淬火。這類處理涉及到兩個爐子系統和鑄鐵和鋼熱型材，諸如鍛件或鑄件，的轉移。此外，在冷卻到室溫后，鑄件或鍛件必須清洗以去除殘余鹽類或所用的淬火介質的痕跡。由于鹽浴很貴，通常對常規狀態下作奧氏體回火的鑄件或型材的尺寸有所限制。

我們已發現了一種方法，用它可使要求在鑄鐵或鋼中產生馬氏體結構的熱處理在一只爐子中進行而且不需浸入流體淬火介質或鹽槽。

我們的方明是基于這個發明，即可用細微的水或氣體介質如液氮或二氧化碳的射流直接射至處于爐子內的鑄件或鍛件，使這些鑄件或鍛件冷卻下來，而爐子自身也可冷卻到奧氏體回火溫度。這就避免了將鑄件或鍛件轉移到第二個爐子中進行奧氏體回火的必要性。

于是，本發明的目的之一是降低奧氏體回火過程的成本。

另一個目的是提供僅用一只爐子完成奧氏體回火過程的裝置。

還有一個目的是要經濟地使大型的鑄件或鍛件能進行奧氏體回火。

另外的目的從此文件提出的專利權要求以及從本發明的一個優先的實施例的描述并與附圖一起將會很清楚地了解，這些附圖是：

圖1是本發明優先采用的過程的示意圖。

圖2是描繪以前用的過程和本發明改進后的過程中典型的時間與溫度的冷卻曲線。和

圖3是球墨鑄鐵塊采用本發明的過程冷卻后的顯微照相。

用空氣中含飽和水蒸氣或冷氣體循環來冷卻爐子和鑄件負荷由復雜的傳熱規律所支配，它涉及水的比熱，蒸發潛熱和用于循環的空氣或氣體的比熱。我們樂意用水和蒸氣，因其在冷卻過程中能提供要求抑制形成珠光體的快速而便宜的冷卻。

對于那些熟知這方面技術的人，立刻會明白，爐子本身從奧氏化溫度冷卻到奧氏體回火溫度是一個很大的問題，它涉及到由爐子耐火材料所包含的熱。常規的用于爐內襯墊的耐火材料，由于有巨大的熱容量以及由于要求急速冷卻引起碎裂而會出現問題。

由于這個原因，我們更愛用以耐火纖維作襯墊的爐子，這種材料重量輕，具有絕熱性並能夠在溫度快速變化下不致損壞。

在本發明過程的優先實施例中，爐子上升到置于鑄件之上或向后傾斜以將鑄件暴露出來。這樣可更容易地冷卻爐子和冷卻鑄件。一旦爐子和鑄件已達到所要求的奧氏體回火溫度，爐子就下降或傾翻回來罩在鑄件上面，然后爐子的溫度在所希望的時間間隔內維持在奧氏體回火溫度水平。

以這種方式整個奧氏體回火過程可以不必移動鑄件或需要第二個爐子。

圖1是本發明優先采用方法的示意圖。位置（A）表示爐子包含了放在爐子底板上的鑄件並與爐子一并處于奧氏化狀態。位置（B）表示了爐子朝后傾以實現冷卻並處于淬火狀態。位置（c）表示爐子回到原來的位置在鑄件之上，鑄件處于奧氏體回火狀態。

圖2示出了一典型的給定的鑄件的溫度-時間冷卻曲線，此例中是一直徑為3英寸的鐵塊，浸入一鹽浴並接著置于其中以產生貝氏體。還示出了一條曲線表明當在爐子中用水對鑄件處理，鑄件和爐子的空氣循環冷卻到奧氏體回火溫度時的冷卻速率。我們發現，對于用水量和循環空氣量的控制可使鑄件中的冷卻速率在相對寬的冷卻范圍內變化。