1. 消除鑄造內應力（防止在隨后的機加工或使用中變形 / 開裂）。
2. 改善切削加工性能（通過石墨化退火消除游離滲碳體，降低硬度）。

一、 典型工藝曲線：高溫石墨化退火 + 去應力退火

1. 升溫階段 (Heating Up)

• 溫度范圍：室溫 → 900°C ~ 950°C
• 升溫速率：≤ 100°C/h（特別是經過 300°C~600°C 區間時）。
• 關鍵控制點：升溫不能過快。中硅鉬球鐵在低溫下塑性極差（冷脆性），過快升溫會導致熱應力超過材料強度，引起開裂。

2. 高溫保溫階段 (High-Temperature Soaking) —— 核心步驟

• 目標溫度：920°C ± 10°C（根據具體壁厚調整，通常在 900°C~950°C 之間）。
• 保溫時間：2h ~ 4h。
• 目的：
  • 分解滲碳體：鑄態下可能存在的游離滲碳體（白口組織）在高溫下分解為奧氏體和石墨。
  • 合金元素固溶：使鉬、硅等合金元素充分固溶到基體中，保證高溫性能。
• 注意：溫度不宜超過 960°C，否則可能導致晶粒粗大，降低韌性。

3. 隨爐冷卻階段 (Cooling Down)

• 冷卻速率：≤ 50°C/h ~ 60°C/h（極其緩慢）。
• 止冷溫度：冷卻至 600°C ~ 650°C。
• 目的：
  • 利用緩慢冷卻，讓共析轉變充分進行，使基體組織轉變為鐵素體 + 珠光體或全鐵素體。
  • 這一步決定了最終的硬度。冷卻越慢，鐵素體越多，硬度越低，加工越容易。

4. 低溫保溫階段 (Low-Temperature Soaking) —— 去應力步驟

• 目標溫度：600°C ~ 650°C。
• 保溫時間：2h ~ 4h（通常與高溫保溫時間相當）。
• 目的：消除相變應力。在共析轉變區間（A1 線附近，約 738°C 左右），材料發生組織轉變伴隨體積變化，在此溫度保溫可消除由此產生的內應力。

5. 空冷階段 (Air Cooling)

• 操作：將鑄件從爐中取出，在空氣中自然冷卻至室溫。
• 原因：600°C 以下時，中硅鉬球鐵的塑性已經恢復，空冷不會導致開裂。

二、 簡化工藝：僅去應力退火

• 工藝：加熱至 550°C ~ 650°C，保溫 4~6 小時，然后爐冷或空冷。
• 適用：結構簡單、壁厚均勻、對硬度要求不苛刻的鑄件。

三、 工藝參數的確定依據

1. 鑄件壁厚：
   • 薄壁件（<5mm）：傾向于生成鐵素體，可能只需去應力退火。
   • 厚壁件（>10mm）：容易出現珠光體或滲碳體，必須進行高溫石墨化退火（920°C 以上）。
2. 硬度要求：
   • 通常要求退火后的硬度在 HB 180 ~ 240 之間，以便于切削加工。
   • 如果硬度偏高，需延長 920°C 的保溫時間或降低冷卻速度。

四、 熱處理后的金相組織與性能

1. 顯微組織：
   • 石墨：球狀（球化率 2~3 級）。
   • 基體：鐵素體 + 少量珠光體（通常鐵素體含量 >80%）。
   • 碳化物：游離滲碳體含量 ≤ 1%（最好不可見）。
2. 力學性能：
   • 抗拉強度：≥ 450 MPa。
   • 延伸率：≥ 8%（盡管硅含量高，但通過退火可恢復一定的塑性）。
   • 硬度：HB 170 ~ 230。

五、 常見熱處理缺陷及對策

1. 裂紋 (Cracking)：
   • 原因：升溫速度過快（尤其是在 200°C~500°C 區間）。
   • 對策：嚴格控制升溫速率，甚至在 400°C 左右設置一個預熱平臺。
2. 硬度偏高 (High Hardness)：
   • 原因：高溫保溫時間不足，或冷卻速度過快。
   • 對策：延長 920°C 保溫時間，或降低隨爐冷卻的速度。
3. 變形 (Distortion)：
   • 原因：裝爐方式不當，自重導致變形；或冷卻不均。
   • 對策：使用專用工裝夾具支撐，確保爐內溫度場均勻。