隨著科技的發展，客戶對各種機械設備使用壽命長，效率高，環保，以及運行成本低等要求越來越高，因此在設計制作中希望材料具備容易采購，容易成形，成本低，以及強度高等性能。為使金屬零件具有所需要的力學性能、物理性能和化學性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業中應用最廣的材料，鋼鐵顯微組織復雜，并可以通過熱處理予以控制，以此鋼鐵的都可以通過熱處理工藝來改變其力學、物理和化學性能，以獲得不同的使用性能而被廣泛地應用。
　　金屬熱處理是機械制造中的重要過程之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內在質量，而這一般不是肉眼所能看到的，因此，其是機械制造中的特殊工藝過程，也是質量管理的重要環節。
　　一、球墨鑄鐵的熱處理特點
　　鑄造是一門古老的金屬成形工藝，是鐵液注入不同的型腔經過冷卻后形成各式各樣的鑄件形狀。鑄件熱處理是金屬熱處理的一種，應用廣泛的一般有退火、正火、淬火、回火。
　　由于鑄件基本成分與鋼既存在相似處，普通碳素鋼的各種熱處理方法基本上都可以應用于球墨鑄鐵。但由于鑄鐵中有石墨存在，且化學成分中的碳、硅含量較高，其他微量元素也存在大的區別，所以鑄件熱處理有固有的特點。
　　球墨鑄鐵熱處理時應注意以下幾點：
　　（1）熱處理只能改變金屬基體組織，而不能改變石墨的形狀和分布。
　　（2）由于球墨鑄鐵是以鐵、碳、硅為主的多元合金，共析轉變是在一個溫度范圍內進行的。在共析溫度范圍內，鐵素體、奧氏體和石墨三相共存，并且在此區間的不同溫度，鐵素體和奧氏體的相對量不同。因此，通過改變加熱溫度可以得到不同的基體組織和性能。
　　（3）加熱使部分石墨融入奧氏體，因此能通過改變加熱溫度來控制石墨溶入奧氏體的數量，在冷卻后獲得不同含碳量的基體組織和性能。
　　（4）石墨的導熱性較差且融入奧氏體較困難，因此球墨鑄鐵熱處理時，加熱溫度比碳鋼高，保溫時間比碳鋼長。
　　下面介紹一種球墨鑄鐵的提高抗沖擊性能的熱處理工藝。
　　二、FCD700材質鑄件抗沖擊性能改善的熱處理
　　以日本材質FCD700為例，相當于我國QT700。
　　１．熱處理工藝
　　試驗鑄件實體及熱處理工藝如圖1、圖2所示。

　　圖1 鑄件實體

　　圖2 熱處理工藝

　　2. 熱處理分析
　　（1）設備選擇 由于鑄件形狀不規則，且尺寸較大，較適合箱式熱處理爐。
　　（2）冷卻方式 采用風冷。雖然風冷的效果比水冷差，但是可以避免水冷過程中產生裂紋的風險。
　　（3）冷卻效果 由于風冷效果差，所以對風向和風量有要求，同時對鑄件的堆放姿態也有特殊要求，否則會因冷卻效果不足，最后導致熱處理失敗。
　　3. 熱處理實施
　　（1）事前冷卻風扇準備，位置固定如圖3所示。
　　（2）鑄件的堆放如圖4所示。
　　（3）根據熱處理工藝曲線實施860℃熱處理。
　　（4）熱處理完畢出爐風冷（風冷時間1h），出爐后的不同時間狀態如圖5所示。取A、B兩點測冷卻曲線，如圖6、圖7所示。
　　（5）返回爐內進行650℃回火處理，完畢后出爐空冷。

　　圖3 冷卻風扇布置

　　圖4 鑄件堆放

　　圖5

　　圖6

　　圖7 冷卻曲線

　　4.化學成分及外TP試驗片性能
　　外TP試驗片性能及化學成分見表1。

　　5. 沖擊試樣
　　圖樣制定的取樣位置及試樣制備流程圖圖8、圖9所示。

　　 圖8

　　圖9

　　6. 檢測結果
　　（1）力學性能 因國內沖擊角度為150°且角度不好調整，與日本沖擊試驗方法不一樣，為保證試驗結果的統一性，按表2試驗條件進行實施，結果見表3。

　　（2）金相組織 采用JIS測定方法確認，結果見表4，組織如圖10所示。

　　圖 10

　　以上鑄件的經過日方檢測，全部達到日本JIS技術要求。
　　對沖擊性能有要求的FCD700材質熱處理，鑄件在熱處理前及熱處理后要確認數批硬度值，熱處理后的硬度應在230～260HBW之間較適合，如硬度大于260HBW時，應進行沖擊性能試驗來判定結果。
　　7. 提高球墨鑄件沖擊性能熱處理的注意事項
　　（1）由于現在鑄件的加工余量設定的較少（3～5mm），所以鑄件的堆放姿態要防止鑄件在高溫時變形的發生。
　　（2）鑄件堆放時需保持適當的間距，要利于風冷空氣流動。
　　（3）鑄件的厚大部位要朝風機一側放置。
　　（4）保證風冷1h以上。
　　（5）冷卻風扇的角度、位置要固定。
　　三、結語
　　鑄件熱處理是機械制造中的特殊工藝過程，也是質量管理的重要環節,不但要嚴格按照熱處理工藝進行作業，而且要對設備進行嚴格的管理。對于熱處理爐的熱電偶每年要校正，根據作業頻度也要適當調整檢查頻度，更換后要按照國家標準對爐內溫度的均勻性進行測試。溫度控制儀也要每年進行年檢。設備、生產管理還要建立異常聯絡體制，以便對產品質量進行嚴格控制。