- •Курс лекций по «специальным чугунам»
- •Глава 1. Классификация специальных чугунов. Особенности процессов их легирования и термической обработки
- •Классификация специальных чугунов
- •1.2. Особенности легирования
- •1.2.1. Особенности жидкого состояния
- •1.2.2. Первичные фазы и распределение легирующих элементов в чугунах
- •III группа
- •1.3. Особенности термической обработки
- •1.3.1. Изотермическая закалка
- •1.3.2. Нормализация
- •1.3.3. Улучшение
- •Глава 2. Отливки из коррозионностойких чугунов
- •2.1. Процессы коррозии в чугуне
- •2.2. Отливки из хромистых чугунов
- •2.2.1. Влияние химического состава на коррозионную стойкость
- •2.2.2. Марки хромистых коррозионностойких чугунов, их основные свойства, области применения
- •2.3 Отливки из высококремнистых чугунов
- •2.3.1 Влияние химического состава на структуру и свойства
- •2.3.2 Марки кремнистых коррозионностойких чугунов, их основные свойства, области применения
- •Глава 3. Отливки из жаростойких чугунов
- •3.1. Общая характеристика
- •3.2. Отливки из алюминиевых чугунов
- •3.2.1. Формирование структуры
- •3.2.2. Марки жаростойких алюминиевых чугунов, их основные свойства, области применения
- •3.3. Отливки из хромистых жаростойких чугунов
- •3.3.1. Влияние хрома на жаростойкость чугунов
- •3.3.2. Марки жаростойких хромистых чугунов, их основные свойства, области применения
- •3.4. Отливки из кремнистых чугунов
- •3.4.1. Влияние кремния на структуру и свойства чугунов
- •3.4.2. Марки кремнистых жаростойких чугунов, их основные свойства, области применения
- •3.5. Отливки из комплексно-легированных жаростойких чугунов
- •Глава 4. Отливки из жаропрочных чугунов
- •4.1. Общая характеристика
- •4.2. Марки жаропрочных чугунов, их основные свойства, области применения
- •Глава 5. Отливки из износостойких чугунов
- •5.1. Процессы абразивного изнашивания
- •5.2. Влияние химического состава на свойства чугунов
- •5.3. Влияние структуры на износостойкость
- •5.3.1. Влияние карбидной фазы
- •5.3.2. Влияние металлической основы
- •5.4. Влияние термической обработки
- •5.5. Марки износостойких чугунов, их основные свойства, области применения
- •5.6. Комплексно-легированные белые износостойкие чугуны
- •Глава 6. Отливки из антифрикционных чугунов
- •6.1. Общая характеристика
- •6.2. Марки антифрикционных чугунов, их основные свойства, области применения
- •Глава 7. Чугуны для отливки валков
- •7.1. Классификация валков
- •7.2. Виды валков, их химический состав, свойства и применение
- •Химический состав рабочего слоя валков
- •7.3. Влияние легирующих элементов на свойства рабочего слоя двухслойных валков
- •Глава 8. Технологические особенности изготовления отливок из специальных чугунов
- •8.1. Особенности плавки и заливки форм
- •8.2. Литейные свойства специальных чугунов
- •8.3. Особенности технологии формы в зависимости от свойств специальных чугунов
- •8.4. Механическая обработка отливок
5.4. Влияние термической обработки
Повысить механические свойства и износостойкость чугуна можно путем термической обработки. Высокая абразивная износостойкость белых чугунов обеспечивается только при мартенситной и мартенситно-аустенитной структуре основы. Наличие в структуре основы даже небольшого количества мягких продуктов распада аустенита резко снижает износостойкость чугуна.
Получить мартенситную структуру металлической основы благополучно в литом состоянии возможно лишь при легировании чугуна большими количествами никеля (более 3,5 %) и при небольших массах и толщинах отливок.
Для гарантированного получения мартенситной и мартенсито-аустенитной структуры износостойкие чугуны подвергают закалке.
Температура закалки белого износостойкого чугуна данного состава определяет однородность и легированность твердого раствора. Повышение температуры закалки и увеличение времени выдержки способствуют растворению в аустените углерода и легирующих элементов. При этом возрастает устойчивость аустенита в перлитной области, но одновременно снижается температура мартенситного превращения. Влияние повышения температуры закалки можно уподобить одновременному дополнительному комплексному легированию износостойкого чугуна всеми элементами, входящими в состав карбидов этого чугуна. Соответственно повышение температуры закалки сопровождается, как правило, увеличением прокаливаемости, но максимальная твердость при этом может понижаться, так как растет количество остаточного аустенита.
Температурой нагрева под закалку хромистых чугунов можно, существенно не изменяя количества карбидной фазы, регулировать химический и фазовый состав металлической основы.
Выбор температуры закалки определяется началом снижения твердости из-за резкого увеличения количества остаточного аустенита. Повышение температуры закалки до этих значений полезно, поскольку оно гарантирует отсутствие продуктов перлитного распада в более широком диапазоне толщин отливок, чем при низкой температуре закалки.
Важна при термической обработке не только температура закалки, но скорость нагрева и среда охлаждения.
Допустимая скорость нагрева определяется химическим составом чугуна, массой, конфигурацией, толщиной стенки отливки, типом литейной формы и другими факторами, определяющими уровень остаточных напряжений в отливках.
Учитывая, что износостойкие белые чугуны имеют низкую теплопроводность и склонны к образованию трещин при высоких скоростях охлаждения, термическая обработка их предусматривает обычно охлаждение от температуры аустенизации на спокойном воздухе.
Структура матрицы чугуна после закалки зависит от устойчивости аустенита в интервале температур Ас1- Мн.
Заключительный операцией термической обработки белых износостойких чугунов является отпуск. Его назначение - снять внутренние напряжения в отливке, образовавшиеся при литье или закалке в результате неравномерного охлаждения массивных и тонкостенных участков изделия, а также вследствие фазовых превращений при охлаждении.
Таким образом, выбирая режим термической обработки можно управлять структурой чугуна, а через нее механическими свойствами и износостойкостью.