Особенности термической обработки (то) стальных отливок

1. Температуры диффузионного отжига (гомогенизация) и время выдержки устанавливаются выше, чем у деформируемого материала (цель – максимальное достижения равновесного распределения элементов).

На практике вводится понятие δ_i – индекс остаточной неоднородности химического состава.

δ_i = (C_max - C_min)/(C^o_max - C^o_min).(В числителе – концентрации i_го элемента в конце гомогенизации; в знаменателе – начальные концентрации i_го элемента на участке ось - граница).

2. ГОСТ 977-88 регламентирует следующие виды ТО:

1. нормализация + высокий отпуск. В маркировке сталей добавляется категория прочности (Сталь 25 К20, σ_0,2 ≥ 200 МПа).

2. предусмотрены операции окончательной ТО – закалка + высокий отпуск (сталь 25 КТ30, где КТ – категория прочности по состоянию структуры после термоулучшения).

3. сочетание предварительной ТО и окончательной ТО, например: 30Х3С3ГМЛ – нормализация 970…990ºС, высокий отпуск 700…720ºС; закалка 980…1000ºС, низкий отпуск 200…220ºС.

4. для легированных сталей специального назначения (гомогенизация – закалка – старение (высокий отпуск)).

5. Для однофазных сталей (ферритных, аустенитных) возможен вариант отсутствия ТО.

6. Аустенитные и аустенитно-ферритные стали специального назначения подвергаются закалки с охлаждением в воде (как вариант – масло-воздух).

Имеется ввиду отсутствие концентраторов напряжения в конфигурации отливки (отверстия, шлицы, пазы, зубья).

Важный приемосдаточный факт:

1. По согласованию сторон ТО не производится для отливок I группы из конструкционных нелегированных и легированных сталей (отливки общего назначения), т.е. не рассчитанные на прочность.

2. Все отливки (I, II, III группы) из легированных сталей со специальными свойствами также не подвергают ТО, если достижение требуемых свойств обеспечивают технологии выплавки, формообразования и кристаллизации.

3. Число полных (повторных) ТО не более 3 раз,. Для сталей аустенитных и аустенитно-ферритных классов не более 2.

4. Количество отпусков для снятия напряжений и стабилизирующих отжигов не ограничиваются.

Согласно классификации Давыденкова Н.Н. остаточные напряжения делятся на:

• σ_I – напряжения I_го рода – термические, технологические и др., которые уравновешиваются в объеме изделия;

• σ_II – напряжения II_го рода – напряжения уравновешиваются в пределах зеренной структуры.

• σ_III - напряжения III_го рода – напряжения уравновешиваются в пределах элементарной ячейки кристаллической решетки.

Для снятия внутренних напряжений используются операции стабилизирующего отжига и отпуска.

5. Особенности термической обработки чугунов

«Болезнью» структуры чугунов, особенно серых, является отбеливание (вместо графита, часть структуры состоит из цементита).

Для установления допустимых размеров отбела применяется проба-клин.

Рис. 10. Проба-клин:

Бч – белый чугун; Сч – серый чугун; Ц – цементит; Ф – феррит; Г – графит; а – размер отбела.

Для каждой марки серых чугунов и толщины отливки экспериментально определяют и регламентируют размер отбела – а, мм.

Например, СЧ40М, толщина стенки отливки 60÷100 мм; а=11÷17 мм.