GGG80铸铁板

1. 材质说明

GGG70L球墨铸铁为德国牌号，由于其具有良好的力学性能、表面淬火性能及焊接性能，目前较多应用于汽车覆盖件拉延序模具，如凹模、凸模、压边圈等。

（1）各国工业标准对于GGG70L化学成分的要求如表1所示。

（2）各国工业标准对于GGG70L的金相组织与力学性能要求如表2所示。    

（3）汽车模具常用的GGG70L球墨铸铁的组织主要为珠光体及少量铁素体，如果原始组织粗大、铁素体呈大块状分布且分布不均匀，在加热过程中易引起奥氏体晶粒长大。在珠光体转化为奥氏体的过程中渗碳体不能完全溶于奥氏体，碳在奥氏体中的扩散速度降低，影响组织向马氏体转变。因此，对于原始组织中铁素体含量较高的铸件,热敏感度低,淬透性差。在相同的加热条件下，原始组织越细，组织越均匀，加热时越容易获得均匀奥氏体,过冷奥氏体（马氏体）也越稳定。较适合进行表面淬火的珠光体组织为较均匀的指纹形态，如图1所示（400×）。

                        图1

2. 感应淬火试验材料和设备

感应淬火是指利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热的技术，快速加热、自激冷却，是一种方便可靠的表面热处理方式。感应淬火的热源在工件表层，加热速度快，热效率高；工件加热时间短，表面氧化脱碳量少；不是整体加热，工件产生变形小。

（1）试验用材料  试块GGG70L材料为天津虹冈铸造有限公司提供，化学成分如表3所示，球化率及珠光体含量如图2所示，均符合其内控标准。

       图2

（2）使用的表面感应淬火设备  采用MICO 移动式感应淬火设备（MICO-M 18 MF，见图3），频率16 ～40 kHz ；换流器功效＞0.95；硬度测量工具为TMVS 维氏显微硬度计（见图4）。

        图3

         图 4

对于球墨铸铁GGG70L来说，经表面感应淬火后硬度≥50HRC为正常工作硬度，能满足模具在冲压过程中的载荷与耐磨要求。

3.试验过程

（1）工艺一  换流器功效0.80（80%）；频率29.8 kHz；淬速280mm/min。垂直淬火方向延边部逐点测量，淬硬层平均深度为1.553mm，边缘区域有效硬层0.833mm；红硬区心部区域有效硬层2.047mm，表面硬度50～60HRC，如图5所示。

            图 5

（2）工艺二  换流器功效0.855（85.5%），频率29.9 kHz，淬速260mm/min。

垂直淬火方向延边部逐点测量，淬硬层平均深度1.648mm；边缘区域有效硬层1.598mm；红硬区心部区域有效硬层1.667mm；表面硬度54～61HRC，如图6所示。

        图 6

（3）工艺三  换流器功效0.886（88.6%），频率30.1 kHz，淬速280mm/min。垂直淬火方向延边部逐点测量，淬硬层平均深度1.521mm；边缘区域有效硬层1.509mm；红硬区心部区域有效硬层1.533mm；表面硬度52～60HRC，如图7所示。      

         图7

（4）工艺四  换流器功效0.921（92.1%），频率30.1 kHz，淬速：280mm/min。

垂直淬火方向延边部逐点测量，淬硬层平均深度2.041mm；边缘区域有效硬层1.739mm；红硬区心部区域有效硬层2.341mm，表面硬度52～64HRC，如图8所示。

         图8

4.试验过程分析

球墨铸铁GGG70L的理论奥氏体化温度为840～870℃，试验使用的MICO 移动式感应淬火设备进行加热时，需要将温度控制在900～950℃较为适宜。在实际淬火作业过程中，根据不同的淬火位置将换流器功效设定在0.90～0.92达到的表面硬度及淬硬层深度较佳。

5.结语

（1）球墨铸铁由于其珠光体含量的不同，导致经表面淬火之后的硬度相差较大，达不到淬火后的硬度需求。对珠光体含量较低的球墨铸铁进行表面淬火时，对于操作者有较高的要求：温度控制要准确，在保证材料不过烧的前提下采用上限加热温度，移动速度尽量均匀、缓慢。有时需要进行多次反复加热，达到类似正火的作用，让碳充分溶入基体组织，形成足够的珠光体组织，提高淬火硬度。

（2）此设备为人工手动操作淬火设备，均匀的移动速度是保表面硬度及硬层深度的关键因素。操作人员需要仔细观察并注意红硬区与红亮区。由于铸铁的熔点为1148～1400℃，低于铸钢的熔点1460～1467℃，在进行表面感应淬火过程中如果在局部停留时间过长而产生红亮区（≥1100℃），则淬火工件表面将会产生过烧熔化或过热裂纹等缺陷。

（3）汽车覆盖件拉延序模具的功能区域分为拉延筋（含压边圈）、凹筋的凸圆角、特征线、整形面等。在进行表面感应淬火中，应充分考虑工件形状对于整个加热与冷却过程的影响，以保证模具的工作硬度。