Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
103
обработке подвергать нецелесообразно, потому что у них не удается заметно изменить структуру металлической основы.
Отжиг для снятия литейных напряжений. Как уже говорилось, при затвердевании отливок в них образуются значительные внутренние напряжения, которые могут привести к понижению прочности отливок. Устранение этих напряжений после механической обработки отливок может вызвать изменение формы и размеров изделия (например, круглые поршни могут стать овальными, направляющие станков теряют свою прямолинейность). Для снятия литейных напряжений применяется естественное старение или низкотемпературный отжиг. Естественное старение заключается в том, что отливки освобождаются от внутренних напряжений под действием климатических факторов. Для этого отливки выдерживают от 6 месяцев до 2 лет на заводских дворах. Этот способ в настоящее время применяется редко, так как значительно удлиняет производственный цикл. Более полное снятие остаточных литейных напряжений в отливках достигается при низкотемпературном отжиге. Для этого отливку укладывают в холодную или нагретую до температур 100 - 200° печь, а затем вместе с печью медленно (со скоростью от 50 до 150° в час) нагревают до температур 500 - 550°. При указанных температурах отливки выдерживаются от 2 до 10 час. в зависимости от их формы и размеров. Ориентировочно время выдержки устанавливают из расчета 1,5-2 часа на 25 мм толщины стенки отливки. После выдержки отливку медленно (со скоростью 20 -30° в час) охлаждают до температуры 250°. Дальнейшее охлаждение до комнатной температуры может производиться на воздухе. Так как температура отжига невысокая, то существенных изменений в структуре чугуна не происходит и твердость его не снижается. Отжиг для уменьшения твердости. Наиболее часто такому отжигу подвергают отливки, имеющие вследствие быстрого охлаждения отбеленную поверхность. Отбеленный слой представляет собой белый чугун большой твердости. Механическая обработка таких отливок Чтобы понизить твердость чугуна и улучшить его обрабатываемость на станках, необходимо добиться разложения цементита (Fe^C) на его составные части: железо и графит, т. е. необходимо превратить белый чугун в серый. Это достигается при помощи отжига, который осуществляется следующим образом. Отливки загружают в печь и нагревают до температур 850 - 870°. При этих температурах они выдерживаются от 0,5 до 5 час, в зависимости от толщины стенок отливки и химического состава чугуна. Более массивные отливки нагревают до температуры 950°. Охлаждение после отжига в большинстве случаев может производиться на воздухе. На некоторых заводах применяют более прогрессивные методы отжига: отливки нагревают до температур 1100 - 1150° в хлористо-бариевых соляных ваннах или токами высокой частоты и выдерживают при этих температурах в первом случае 1-5 мин. и во втором - 3 - 5 сек.
Термическая обработка для повышения твердости и прочности чугуна. В зависимости от предъявляемых требований повышение твердости и прочности чугуна может быть достигнуто с помощью нормализации или закалки с последующим отпуском. Нормализация применяется в тех случаях, когда необходимо иметь чугун твердостью Н« = 200 - 220, т. е, в металлической основе получить структуру перлита. Процесс нормализации состоит в нагреве отливок до температур 870 - 920°, выдержке их при этих температурах в течение 1-3 час. И последующем охлаждении на воздухе, а массивных отливок — в струе воздуха. При нагреве чугуна происходит насыщение аустенита углеродом за счет графита, а при последующем охлаждении в структуре чугуна увеличивается количество перлита. Отливки сложной формы после нормализации иногда подвергают отпуску при температурах 400 - 500° для снятия внутренних напряжений, полученных при охлаждении чугуна на воздухе. Закалка и отпуск отливок серого чугуна осуществляются в тех случаях, когда необходимо иметь твердость Н« = 300 - 500, т. е. получить в металлической основе сорбит или троостит. Закалка производится от температур 850 - 950° чаще всего в масле во избежание появления трещин. После закалки осуществляется отпуск при температурах 300 - 500°, в зависимости от требуемой твердости отливок. Необходимо отметить, что отливки из серого чугуна редко подвергаются закалке и отпуску. Объясняется это тем, что в чугуне содержится
104
малопрочный и рыхлый графит, который сильно снижает эффективность закалки. Наиболее эффективна изотермическая закалка отливок модифицированного чугуна. Для отливок с толщиной стенок 12 - 15 мм, имеющих перлитную металлическую основу, может быть рекомендован следующий режим закалки: нагрев до 870 - 920°; выдержка при этих температурах 20 - 30 мин.; перенос в соляную ванну температурой 280 - 350°; выдержка в ней в течение 15 - 20 мин.; окончательное охлаждение на воздухе. В результате изотермической закалки прочность отливок повышается на 50 - 70%, а сопротивление износу - в 2 - 3 раза.
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.
