2.1.2 Назначение и виды термической обработки чугуна

Чугун подвергают графитизирующему отжигу, нормализации, закалке и отпуску, а также некоторым видам химико-термической обработки (азо­тированию, алитированию, хромированию).

Графитизирующий отжиг применяют для получения ковкого чугуна из белого чугуна и для устранения отбела отливок из се­рого чугуна или для устранения отбела отливок из серого чугуна, возникающего в их тонких сечениях, или при литье в металлические формы, в связи с чем повышается хрупкость и резко снижается обрабатываемость.

Низкотемпературный отжиг применяют для снятия внутрен­них остаточных напряжений отливок серого чугуна.

Нормализацию чугуна применяют для увеличения связанного угле­рода, повышения твердости, прочности и износостойкости серого, ковкого и высокопрочного чугунов.

В результате закалки чугуна повышается его твердость, прочность и износостойкость. Закалке подвергают серый, ковкий и высокопрочный чугун.

При закалке чугуна в нем происходят превращения, аналогичные превращениям в стали при закалке. Однако, в связи с наличием в чу­гуне включений графита закалка чугунов имеет некоторые осо­бенности, связанные с происходящими в нем превращениями со структурой закаленного материала.

Закалка чугуна может быть объемной непрерыв­ной, изотермической и поверхностной.

Прочность, твердость и износостой­кость изотермически закаленного чугуна выше по сравнению с аналогичными свойствами чугуна после улучшения (закалки и отпуска). Преимущество изотермической закалки – резкое уменьшение закалочных напряжений и короб­ления. Изотермической закалке обычно подвергают отливки из высококачественного чугуна.

Твер­дость после поверхностной закалки серого чугуна составляет HRC 50  55, высокопрочного - HRC 58  60. Распределение твердости по сечению закаленного слоя (толщиной 1,5  4 мм) достаточно равномерное.

После поверхностной закалки проводится низкий отпуск. Поверхностной высокочастотной закалке подвергают детали из перлитного чугуна, работающие на износ – направляю­щие станин станков, изготовляемые из модифицированного серого чугуна, коленчатые и кулачковые валы из высокопрочного чу­гуна, гильзы цилиндров из легированного чугуна и другие детали.

2.1.3 Назначение и виды термической обработки алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы подвергают трем видам терми­ческой обработки: отжигу, закалке и старению. В результате отжига структура алюминиевых деталей становится более однородной, закалка приводит к повышению их твердости, а старение вызывает устранения внутренних напряжений.

Основными ви­дами отжига являются: диффузионный (гомогенизация), рекристаллизационный и термически упрочненных сплавов.

Гомогенизацию применяют для выравнивания химической ми­кронеоднородности зерен твердого раствора путем диффузии. Для энергичного протекания диффузии необходимы высокая температура и продолжительная выдержка.

В результате гомогенизации структура становится более однородной (гомогенной), повышается пластичность. Это значительно улучшает последующую деформацию слитка горячей обработкой давлением. Поэтому гомогенизацию широко приме­няют для деформируемых алюминиевых сплавов.

Для алюминия и алюминиевых сплавов рекристаллизационный отжиг применяют гораздо шире, чем для стали. Это объясняется тем, что такие металлы, как алюминий и медь, используемые в промышлен­ности в чистом виде, а также многие сплавы на их основе, не упрочняются закалкой и повышение их механических свойств может быть достигнуто только холодной обработкой давлением. Промежуточной операцией при такой обработке для восста­новления пластичности является рекристаллизационный отжиг.

Кроме того, сплавы, упрочняемые закалкой, часто подвергают холодной обработке давлением с последующим рекристаллизационным отжигом для придания требуемых свойств.

Отжиг термически упрочненных сплавов применяют для пол­ного снятия упрочнения, полученного в результате закалки и старения.

Закалке подвергают только легированные алюминиевые сплавы.

В современной тех­нике применяют много сплавов на алюминиевой основе с различным количеством легирующих элемен­тов. Одни из них, например Си, Si, Me, Zn, значительно изменяют свойства алюминия и его сплавов. Другие, например Mn, Ni, Cr, дополнительно улучшают свойства и вводятся только при наличии перечисленных выше, одного или нескольких, основных легирующих элементов.

Часть элементов вводят в алюминиевые сплавы в качестве моди­фикаторов, добавок, улучшающих главным, образом измельчающих, структуру. К таким добавкам относятся Na, Be, Ti, Ce, Nb. Некоторые элементы, входящие в алюминиевые сплавы, образуют с алюминием ограниченные твердые растворы переменной концентрации, в которых раствори­мость элементов с понижением температуры уменьшается.

Основной принцип закалки алюминиевых сплавов заключается в нагреве сплава с легирующим элементом до температуры выше линии ограниченной растворимости на диаграмме состояния «алюминий - легирующий металл». При этом образуется однородный раствор. Бы­стрым охлаждением в воде фиксируется пересыщенный раствор легирующего элемента в алюминии. По­сле закалки прочность сплава несколько повышается, а пла­стичность не изменяется.

После закалки алюминиевые сплавы подвер­гают старению, при котором происходит распад пересыщен­ного твердого раствора, структура сплава становится более однородной.