1.3.3. Улучшение

Улучшение отливок из легированных чугунов представляет собой сочетание полной закалки с высоким отпуском.

В практике термической обработки легированных чугунов улучшение используют очень широко как в качестве окончательной операции для придания отливкам необходимых свойств, так и в качестве предварительной для подготовки структуры изделия к поверхностному упрочнению, например, азотированию, поверхностной закалке и др. При этом преследуется цель создания по всему сечению отливки структуры с особо тонким и равномерным распределением карбидной фазы, имеющей сфероидальную форму. Получение такой дисперсной структуры взамен дифференцированной позволяет достигать в железоуглеродистых сплавах наилучшей комбинации прочности и вязкости. Использование же высокого отпуска приводит к практически полному освобождению отливок от остаточных внутренних напряжений.

Особо равномерное распределение карбидной фазы в структуре металлической основы чугунов обеспечивается при отпуске главным образом мартенсита. Действительно, ни нормализация, ни изотермическая закалка с последующим высоким отпуском не позволяют добиться равномерности структурного состояния в сечении. В последнем случае ограничения возникают в связи с относительно низкой прокаливаемостью даже легированных чугунов в условиях изотермической закалки.

Отсюда возникают и повышенные требования к прокаливаемости чугунов. Необходимая прокаливаемость чугунов достигается легированием. Под влиянием легирующих элементов существенно меняется природа карбидной фазы и феррита, что отражается на свойствах термически обрабатываемых отливок. Особенно существенно влияние изменений, происходящих в легированном феррите, поскольку после улучшения эта фаза преобладает в структуре металлической основы чугунов. На рис. 1.13 показано влияние легирующих элементов на прокаливаемость и критическую скорость закалки железоуглеродистых сплавов.

Рис. 1.13. Влияние легирующих элементов в сплавах с 1 % C: а – на критическую скорость закалки V_КР; б – на величину критического диаметра D_КР при закалке в воде

За исключением кобальта и кремния, все другие элементы, если они при аустенизации переведены в твёрдый раствор, повышаю прокаливаемость и снижают критическую скорость закалки

Резкое понижение критической скорости закалки происходит под влиянием Mo, Mn, Cr, Ni и W. Так, например, при легировании 0,5 % Mo критическая скорость закалки уменьшается почти в 4 раза. Весьма заметно повышается и прокаливаемость чугуна.

Прокаливаемость находится в обратной зависимости от критической скорости закалки. Поскольку легирование уменьшает критическую скорость закалки, а следовательно, увеличивает прокаливаемость, то представляется возможным использовать при закалке такие относительно мягкие охлаждающие среды как масло и воздух, или даже получать закалочные структуры непосредственно после литья.

Таким образом, для отливок, к условиям эксплуатации которых предъявляют высокие требования к равномерности структурного состояния по сечению деталей, улучшение является наиболее рациональной операцией термической обработки.