球墨铸铁处理内应力的工艺方法

球墨铸铁在成形过程中，由于不同部位冷却速度的不同和变形量的变化，产生内应力。另外，铸件在抛丸清理时会产生附加内应力，铸件加工时夹具的切削力和零件的拧紧力也会产生附加内应力。在球墨铸铁件生产过程中不可避免地产生内应力。铸件的内应力在无约束环境中逐渐释放。释放后，铸件的尺寸和形状将发生变化。然而，在约束条件下（如用螺钉或其它方法固定铸件），铸件中会产生新的内应力，这会导致球铁铸件内部应力水平的增加，甚至损坏铸件。使用前降低内应力可降低残余内应力。

时效处理可以降低铸件的内应力。根据不同的处理方法，有自然时效处理、振动时效处理或内应力降低退火处理。铸件应露天自然时效处理，冷、热处理后应缓慢释放。这种方法耗时较长，但内部应力得到了彻底的降低。这种时效处理通常用于加工后需要长期保持精密尺寸的铸件。

振动时效是一种降低内应力的机械方法。在处理过程中，将振动块固定在铸件上，调整振动源，使振动块的振动频率与铸件的振动频率一致，产生共振。铸件的金属晶格通过矫正晶格畸变，不断吸收振动能量，释放铸件内应力。振动时效处理的时间比自然时效处理要短得多，一般只有几分钟。减少能源消耗和快速减压。

目前，许多工厂采用热处理来降低球墨铸铁件的内应力。工艺规范如下：铸件安装在温度不超过200℃的热处理炉内后，以每小时100℃的速度加热至560-580℃，开始保温。保温工艺使铸件由弹性状态转变为塑性状态。铸件的内应力可以自由释放，以降低内应力。合理的保温时间取决于铸件的厚度和复杂度，一般为3-6小时。图8-3显示了加热温度和保温时间对降低残余内应力效果的影响。600℃保温能消除85%-90%的残余内应力，但能分解或球化部分共析渗碳体。非合金球墨铸铁的加热温度不应超过580℃。在相同的处理温度下，增加保温时间可以提高铸件的应力消除率。

在球墨铸铁中加入合金元素，可提高球墨铸铁的弹塑性转变温度。因此，消除应力的温度可以提高到580-600℃。加热温度有一个限制，即在处理过程中没有固相变化。

保温后，铸件在炉中缓慢冷却。缓慢冷却的主要目的是避免产生新的二次内应力，从而导致铸件变形。通常需要以每小时75°C的温度冷却至350°C，然后以每小时100°C的温度冷却至200°C。在相同的加热温度下，原始内应力较高的铸件塑性变形速度较快，单位时间消除应力效果较好。

对于需要机械加工且需要完全消除应力的球墨铸铁件，可进行两次消除应力处理。机加工前第一道处理的主要目的是消除铸件产生的内应力。然而，在铸件切削过程中，夹具对铸件表面产生的预压剪应力和夹具对铸件产生的夹持力会产生新的内应力。为了尽可能降低成品铸件的应力，粗加工后可进行第二次内处理。