Pereosnastka.ru

Серые, белые и ковкие чугуны подвергают термической обработке с целью изменения их структуры и свойств. Технология термической обработки чугуна (отжиг, нормализация, закалка, отпуск и химико-термическая обработка) сходна с технологией термической обработки стали.

В отличие от структурных превращений, наблюдаемых в стали, в чугунах при некоторых видах термической обработки происходит разложение цементита.

Этим свойством цементита пользуются при получении ковкого чугуна и при устранении отбеленной корки на деталях из серых чугунов, образующейся в процессе отливки на поверхности деталей, соприкасающейся с формой.

Кроме процесса разложения цементита и выделения углерода, может идти иной процесс — частичное растворение структурно свободного углерода в твердом растворе. Это явление используют при необходимости повысить твердость чугунного изделия.

Термическая обработка белого чугуна (получение ковкого чугуна). Белый чугун в литом виде вследствие своей высокой твердости и хрупкости не находит широкого применения. Изделия из белого чугуна являются исходным продуктом для получения ковкого чугуна с помощью термической обработки.

Для этой цели используют белый чугун, который содержит 2,5—3,2% С, 0,6—0,9% Si, 0,3—0,4% Мп, 0,1—0,2% Р и 0,06—0,1% S. Исходная структура белого чугуна — перлит и ледебурит.

Структура ледебурита встречается во всех белых чугунах, т. е. в железоуглеродистых сплавах с содержанием углерода более 2%, который присутствует в сплаве в форме цементита.

Ледебурит при комнатной температуре представляет механическую смесь перлита и цементита.

Напоминаем, что перлит представляет собой тоже механическую смесь, но феррита и цементита, причем перлит — более мелкая смесь, чем ледебурит.

Описываемый отжиг на ковкий чугун производят в нейтральной среде (N2 или Н2) для защиты от обезуглероживания и окисления, в специально предназначенных для этой цели печах непрерывного действия.

Детали укладывают на специальные поддоны, которые размещаются на роликовом поду. Поддоны проталкиваются с определенной скоростью по роликам. Длина камер нагрева первой и второй стадии отжига назначается с таким расчетом, чтобы детали находились в камерах необходимое для данной температуры время.

Отжиг на ковкий чугун производится по режиму, показанному на рис. 76. Первая стадия отжига преследует цель разложения цементита, входящего в состав ледебурита; в перлите цементит сохраняется. Вторая стадия отжига преследует цель разложения цементита, входящего в состав перлита.

В результате прохождения только одной стадии отжига получают ковкий чугун со структурой перлит+феррит+углерод отжига. Такой чугун называют перлитным (перлитно-ферритным, рис. 77, а). Он обладает хорошими прочностными свойствами, но невысокой пластичностью. Чугун с такой структурой используется в деталях, работающих на изгиб и трение. Для повышения прочности чугун можно подвергать закалке и высокому отпуску, что улучшает его механические свойства.

После полного цикла отжига структура чугуна состоит из феррита и углерода отжига, т. е. образуется ферритный ковкий чугун.

Из ковкого чугуна изготовляют мелкие детали сложной формы, которые трудно обработать резанием.

Такие детали хорошо отливаются из белого чугуна, а последующая термическая обработка обеспечивает им хорошие пластические и прочностные свойства.

Рис. 1. Режимы отжига ковкого чугуна

Применяют и другой способ получения ковкого чугуна. Нагрев изделий производится в окислительной среде, вследствие чего происходит выгорание углерода с поверхности,, вызывающее снижение твердости и некоторое повышение пластических свойств, а также улучшение обрабатываемости. В центре такой чугун сохраняет структуру белого чугуна. Полученный этим методом чугун называют белосердечным в отличие от черносердечного, получаемого при отжиге в нейтральной среде по вышеописанному способу.

Рис. 2. Структура ковких чугунов

При таком способе детали из белого чугуна загружают в ящики, пересыпают окалиной или рудой и нагревают в обычных камерных печах.

Отжиг ковкого чугуна является весьма длительной операцией. В настоящее время разработано много способов ускоренного отжига ковкого чугуна — предварительная закалка, отжиг в расплавленных солях при очень высоких температурах 1050— 1100° и др.

Все эти мероприятия сокращают длительность отжига на ковкий чугун.

Термическая обработка отбеленного чугуна. При быстром охлаждении отливки в литейной форме (сырая форма, металлическая форма) на поверхности изделия из серого чугуна может образоваться отбеливание, т. е. появиться структура белого чугуна. Наличие такого отбела делает невозможной механическую обработку резанием.

С целью устранения отбела отливки из серого чугуна подвергают отжигу по режиму, приведенному на рис. 1. Вследствие наличия в сером чугуне большого количества кремния процесс разложения цементита идет значительно быстрее, чем при отжиге ковкого чугуна.

Снятие отбела может производиться путем кратковременного нагрева в соляных ваннах при температуре свыше 1150° в течение нескольких минут.

В некоторых случаях (для прокатных валиков, литых железнодорожных колес и др.) специально создается отбел поверхности для повышения твердости и износостойкости. В этом случае детали подвергают низкотемпературному отжигу для устранения литейных внутренних напряжений, способных вызвать при работе растрескивание деталей.

Термическая обработка серого чугуна. Термическая обработка серого чугуна производится с целью снятия внутренних напряжений в отливке, повышения твердости и прочности детали.

Отжиг для снятия внутренних напряжений применяется для литых деталей сложной формы.

Внутренние напряжения снимаются путем медленного нагрева со скоростью 75—100 град/час до 500—550°, выдержки при этой температуре в течение 2—8 час. и охлаждения со скоростью 30—50 град/час до 200°.

Закалка производится для повышения прочностных свойств серого чугуна. Она состоит в нагреве до температуры выше критической (850—900°), выдержке при этой температуре и последующем охлаждении. Длительность выдержки определяется температурой и исходной структурой: чем больше в структуре перлита, тем меньше должна быть выдержка. Если исходная структура ферритная, то выдержка составляет около 3 час.

После закалки серый чугун подвергают отпуску, температура которого определяется желаемой твердостью. Для сохранения высокой твердости дается низкий отпуск, для повышения пластичности — высокий.

Читать далее:

Твердые сплавы

• Токарные станки
• Принципы сборки
• Слесарные работы
• Отделочные работы
• Основные методы обработки металлов резанием