铸铁件的热处理
在灰铸铁件热处理过程中，片状石墨的形状和分布不能改变，因而不能根本改善其力学性能，特别是铸件的塑性。因此，灰铸铁的热处理只能达到以下几个目的：进行时效处理，以消除铸造应力；进行退火，以消除自由渗碳体或降低硬度，以改善其可加工性能；进行淬火与回火，以提高铸件的硬度和耐磨性等。
1.灰铸铁件的时效处理
铸铁件进行时效处理的目的是消除铸造应力。时效处理分为自然时效和人工时效两种。自然时效是将铸件露天放置几个月、半年或一年以上，让铸件自然、缓慢地发生变形，从而使残留应力逐渐自行消除。这种方法的缺点是：内应力消除不彻底，而且生产周期太长，目前生产中已较少采用。
人工时效是指将铸件加热到合金塑性状态的温度范围，在此温度下保持一定时间，使应力消失，然后冷却到弹性变形的温度范围内，出炉冷却。
灰铸铁中小铸件的人工时效规范如图7-7所示。
图7-7 灰铸铁中、小铸件的人工时效规范
（1）装炉温度和加热速度 通常应把铸件装入冷炉中，然后随炉一起升温。如果必须装入热炉中，则装炉温度应在200℃以下。此外应把薄壁部分装在炉温较低处，而把铸件厚实部分放在炉温较高处，以减少铸件内部的温差。装在炉中的铸件应平放，使其在炉温升高时不致发生变形。如果堆放，则要求压在上面的重量尽可能均匀分布。
升温速度应根据铸件重量、结构的复杂程度而定。升温速度太快，可能引起复杂铸件开裂，一般选用50～150℃/h。
（2）时效温度与保温时间 为了消除残留应力，时效温度应达到铸件的塑性状态温度，即550～600℃。温度过高易使渗碳体分解，降低铸件的硬度和耐磨性；温度过低，则需延长保温时间，降低生产率。保温时间视铸件壁厚而定，但必须使铸件各部分都达到所需温度，使残留应力通过塑性变形而消除，一般为2～8h。在开始保温的前2～3h消除内应力效果最显著，以后逐渐减弱。因此，过长的保温时间不仅意义不大，而且增加生产成本、降低生产率。
（3）冷却速度和出炉温度 时效的冷却速度必须很缓慢，以防止铸件各部分温差太大而产生新的残留应力。温度在350℃以上时，对一般精度的铸件，采用30℃/h的冷却速度；对于精密工具机床和仪器铸件，采用18℃/h左右的冷却速度。只有温度低于350℃时，才可采用稍快的冷却速度（60℃/h）。出炉温度在150～200℃以下。
人工时效通常在零件粗加工以后进行，这样既可消除铸件原有的残留应力，又可消除粗加工时引起的残留应力。
2.灰铸铁件的石墨化退火
灰铸铁件进行石墨化退火是为了降低铸件的硬度，改善可加工性能。在结晶过程中由于冷却迅速，碳没有全部以石墨状态析出，形成了渗碳体或珠光体，造成铸件硬度过高。为降低硬度提高塑性，应使渗碳体全部或部分石墨化。根据要求的基体组织的不同，可采用低温石墨化退火和高温石墨化退火两种不同的工艺。
（1）低温石墨化退火 低温石墨化退火是将铸件加热到600～700℃，保温一段时间，使共析渗碳体（即珠光体中的渗碳体）分解，然后随炉冷却。
形状复杂的铸件，加热和冷却速度应该很缓慢，形状简单的铸件可适当加快。保温时间为1～4h，原则是保证共析渗碳体根据要求完全或部分分解。(https://www.daowen.com)
（2）高温石墨化退火 高温石墨化退火的目的是使一次渗碳体分解，消除铸件的白口组织，降低硬度，便于切削加工。热处理工艺规范视铸件结构而定。对于厚壁铸件，加热到900～960℃，保温2～3h，然后缓慢冷却。对于薄壁铸件，加热到850～900℃，保温2～5h，然后随炉冷却到400～500℃，出炉在空气中冷却。
3.球墨铸铁件的退火处理
球墨铸铁件根据铸态组织的不同可有两种情况：一种情况是铸态组织中除珠光体、铁素体和球状石墨以外，尚有少量的自由渗碳体存在，先进行高温退火，消除自由渗碳体，然后进行第二阶段的石墨化，最后便得到以铁素体为基体的球墨铸铁；另一种情况是铸态组织中基本上没有自由渗碳体存在，则可免去高温退火这一环节，直接进行第二阶段的石墨化，使珠光体分解就可以了。不管哪种情况，都需要一个低温阶段石墨化过程，待珠光体基本上分解完以后，一般先炉冷至600℃左右，然后出炉空冷。经过这样处理的铸件，一般不需要再进行去除应力的热处理。
高温退火的工艺过程是：将铸件加热到Ac上限以上30～50℃，保温，进行石墨化。
退火时的加热温度要根据铸态组织和化学成分而定，一般为900～960℃。若自由渗碳体数量较多，碳、硅含量又较低，特别是有碳化物形成元素（如铬、钼、钨、钒）存在，则应选择较高的温度（950～960℃），否则，选择920～930℃即可。
保温时间取决于加热温度、铸件的化学成分、壁厚以及需要分解的自由渗碳体的数量，一般为1～4h。
高温石墨化退火以后，即可进行低温石墨化退火。
低温退火温度选定在Ar下限及Ac下限之间较为合适，目前工厂中一般采用720～750℃。加热速度视铸件复杂程度而定。
保温时间取决于铸件的化学成分、壁厚及基体组织要求。若基体组织中允许有少量的或一定比例的珠光体存在，则保温时间可以短一些，一般为2～6h。
低温退火（即第二阶段）任务完成以后，先炉冷至600℃，然后即可出炉空冷。这样可以避免回火脆性。
图7-8所示为生产铁素体球墨铸铁件的退火工艺应用实例，可供参考。
图7-8 球墨铸铁件高温石墨化退火工艺
1、2—获得铁素体基体的规范