Термическая обработка отливок из высокопрочного чугуна

Термическая обработка высокопрочного чугуна является более эффективной, чем чугуна с пластинчатым графитом, так как графит шаровидной формы меньше ослабляет металлическую основу, чем пластинчатый. Отливки из высокопрочного чугуна подвергаются различным видам термической обработки.

Графитизирующий отжиг. Целью такого отжига является повышение пластичности и вязкости чугуна, в структуре которого содержится свободный цементит. Время выдержки при отжиге зависит от содержания в чугуне марганца и фосфора: чем больше их количество, тем длительнее должна быть выдержка. В результате такого отжига цементит распадается на феррит и графит, а структура металлической основы чугуна из перлитно-цементитной превращается в перлитно-ферритную или чисто ферритную. В результате такой термической обработки высокопрочного чугуна относительное удлинение его повышается от 3 до 10%, а ударная вязкость - от 3 до 7 кгм/см (ненадрезанные образцы), но прочность при этом несколько снижается. Микроструктура высокопрочного чугуна до отжига и после него.

Нормализация. Нормализация позволяет получить в чугуне металлическую основу - мелкопластинчатый перлит или сорбит наряду с графитом округленной формы. Нормализация отливок осуществляется по следующему режиму: нагрев до температур 925 - 950°; выдержка при этих температурах 2-5 час, в зависимости от исходной структуры чугуна, сложности и массивности отливок; охлаждение на воздухе. Чтобы несколько уменьшить внутренние напряжения, сложные отливки рекомендуется сначала охладить с печью (до температур 800 - 820°) и уже затем на воздухе. При нагреве крупных и сложных отливок необходимо применять специальные подставки, а для более мелких разностенных отливок - постели из песка во избежание коробления отливок. После нормализации отливки следует подвергнуть отпуску при температурах 500-650°. В результате нормализации предел прочности чугуна при растяжении увеличивается на 20 - 40% а твердость возрастает почти в 1,5 раза.

Закалка. Еще более высокие показатели прочности высокопрочного чугуна можно достигнуть путем его закалки и последующего отпуска. Так, на автомобильных заводах литые валы из высокопрочного чугуна подвергаются термической обработке по следующему режиму: нагрев до температуры 940°; выдержка при этой температуре 5 час; охлаждение до температуры 845° (для уменьшения внутренних напряжений); закалка в масле; отпуск при температуре 700° в течение 2 час. и окончательное охлаждение на воздухе. После такой обработки получаются следующие механические свойства чугуна: предел упругости - 55 2 2 кг/мм , предел прочности на растяжение - около 70 кг/мм и относительное удлинение - 6.

Наиболее прогрессивным способом термической обработки высокопрочного чугуна является изотермическая закалка. Она производится следующим образом. Отливки нагревают до температур 850 - 880°, затем погружают в селитровую ванну температурой 300 - 350° и выдерживают там 30 - 60 мин. Изотермическая закалка значительно улучшает свойства чугуна: предел прочности при растяжении увеличивается на 70 - 100%, ударная вязкость - на 80 - 200%, износостойкость - на. 40 - 80%.

Отжиг для снятия литейных напряжений. Для снятия литейных напряжений в отливках из высокопрочного чугуна их подвергают отжигу. Отливки нагревают до температур 500 - 550° со скоростью 50 - 60° в час. Длительность выдержки при температуре нагрева устанавливается в зависимости от толщины стенок отливки (из расчета примерно 6-8 мин. на каждые 10 мм толщины стенки). Затем отливки медленно (со скоростью 30° в час) охлаждаются до температуры 200°. Окончательное охлаждение отливок производится на воздухе. При таком режиме обработки структура чугуна не изменяется, а снимаются лишь литейные напряжения. В процессе графитизирующего отжига отливок у них снимаются и литейные напряжения.