67.Чавуни. Вплив домішок. Выплавленный в доменных печах чугун в зависимости от вида содержащегося углерода делится на белый (передельный) и серый (литейный).

Белым (передельным) называется чугун, в котором углерод находится в виде цементита. Он имеет в изломе белый цвет (поэто¬му его называют белым), обладает высокой твердостью и хрупко¬стью, не поддается механической обработке. Белый чугун составляет около 80 % всех выплавляемых чугунов и идет в основном для пе¬ределки в сталь.

Серым (литейным) называется чугун, в котором углерод на¬ходится в виде пластинчатого графита. Он имеет в изломе серый цвет (поэтому его называют серым), обладает меньшей твердостью и хрупкостью, чем белый чугун, поддается механической обработке.

Серый чугун хорошо сопротивляется сжимающим нагрузкам, не-чувствителен к поверхностным дефектам и удовлетво-рительно со-противляется усталостному разрушению, но из-за низкой пластич¬ности и ударной вязкости его использование в качестве конструк¬ционного материала ограничено.

Различают следующие марки серого чугуна: СЧ 10, СЧ 15, СЧ 18, СЧ 20, СЧ 24, СЧ 25, СЧ 30,СЧ 35. Буквы СЧ в марке обозначают серый чугун, двузначная цифра соответствует пределу прочности при растяжении σв (МПа). Например, марка СЧ 18 показывает, что чугун этой марки имеет σв=176 МПа.

Разновидностью серого чугуна является ковкий чугун. Это ус¬ловное название более мягкого и вязкого чугуна, чем серый, полу¬чаемого из белого чугуна в результате длительного отжига. Суще¬ствуют следующие марки ковкого чугуна по КЧ 30-6, КЧ 33-8, КЧ 35-10, КЧ 37-12, КЧ 45-6, КЧ 50-4, КЧ 56-4, КЧ 60-3, КЧ 63-2. Буквы КЧ в марке означают сокращенное название ковкий чугун, две первые цифры — предел прочности на растяже-ние (МПа), одна или две последние цифры — относительное удли¬нение (%).

Ковкий чугун обладает хорошими механическими свойствами и высокой стойкостью к коррозии. В судостроении из него изготов¬ляют малонапряженные детали судового оборудования, дельные вещи и арматуру (детали клапанов и задвижек, иллюминаторы, дверные ручки и т. п.).

Модифицированный чугун получают путем введения в жидкий серый чугун перед разливкой специальных элементов, называемых модификаторами, например, алюминия, кремния, кальция и др. Они увеличивают количество центров кристаллизации и, следовательно, измельчают графит.

Поэтому модифицированный чугун имеет по¬вышенную прочность, лучшую стойкость против образования трещин и меньшую хрупкость, чем обычные серые. Все высшие марки серого чугуна получают методом модифицирования.

Высокопрочным называется серый чугун, содержащий шаровид¬ный графит. Его получают введением в серый чугун магния, церия и висмута. Добавка их в расплавленный серый чугун, содержащий пластинчатый графит, превращает его в шаровидный. Высокопроч¬ный чугун имеет более высокие механические свойства, чем обыч¬ный серый, модифици-рованный и ковкий чугуны, а также среднеуглеродистая сталь.

68.Швидкорізальні та інструментальні вуглецеві сталі. Галузь застосування. Инструментальные стали предназначены для изготовления ре¬жущего, мерительного, штампового и другого инструмента. Быстрорежущие стали (рапиды, быстрорезы) относятся к инструментальным сталям специального назначения. Для всех инструментальных сталей характерны высокая твердость в холодном и горячем состоянии и высокое сопротивление пластической деформации. У быстрорежущих сталей комплекс характеристик дополнен красностойкостью – сохранением свойств при разогревании инструмента до температуры близкой к 600 º С, что важно для обработки твердых металлов резанием на высокой скорости.Кобальтовые и ванадиевые быстрорежущие стали применяются для обработки конструкционных сталей при повышенных режимах резания, а также жаростойких, нержавеющих и высокопрочных сталей.

Инструменты из кобальтовых сталей применяются для обработки жаропрочных и коррозионно-стойких сталей, а также других труднообрабатываемых сплавов, подходят для эксплуатации в условиях недостаточного охлаждения, прерывистого резания и вибраций. Область применения быстрорежущих ванадиевых сталей – изготовление инструментов, предназначенных для чистовой обработки труднообрабатываемых металлов (разверток, протяжек и т.д.)

69.Сутність термообробки металів. Для снижения твердости и повышения вязкости стали, устране¬ния химической и структурной неоднородности, уменьшения внут¬ренних напряжений, улучшения обрабатываемости и получения мелкозернистой структуры проводят ее отжиг или нормализацию. Существуют различные виды отжига, характеризующиеся режима¬ми нагрева и охлаждения.Температуры нагрева стали при различных видах термообработки: 1 — отжиг для уменьшения напряжения;

2 — рекристаллизационный отжиг; 3 — неполный отжиг; 4 — полный отжиг; 5 — диффузионный отжиг;

6 — нормализация

Полный отжиг характеризуется нагревом стали на 30-50 °С выше температуры Ас3 (рис. 9) с последующим медленным охлаждением. При таком отжиге про¬исходит значительное снижение твердости и устранение структур¬ной неоднородности стали в ре¬зультате фазовой перекристалли-зации, изменения формы и разме¬ров зерна структурных составля¬ющих — сталь становится мелко¬зернистой. Полный отжиг приме¬няют главным образом для доэвтектоидных сталей.

Неполный отжиг характеризу¬ется, нагревом стали до темпера¬тур в интервале превращений Ас1—Ас3 (доэвтектоидные стали) и Ас1—Аст (заэвтектоидные ста¬ли) и последующим медленным охлаждением. При таком отжиге снижается твердость, что улучшает обрабатываемость стали, снимаются внутренние напряжения и структура становится более однородной.

Изотермический отжиг, применяемый для легированных сталей, состоит из нагрева их на 20-30 °С свыше Ас3, выдержки и относи¬тельно быстрого охлаждения до температуры 630-700 °С. При этой температуре сталь выдерживают до полного распада аустенита, затем охлаждают на воздухе.

После изотермического отжига сталь приобретает такие же механические свойства, как и после полного отжига. Изотермический отжиг по сравнению с обычным, сокраща¬ет время обработки вдвое.

Диффузионный отжиг (гомогенизация) состоит из нагрева ста¬ли до 1050-1150°С, длительной выдержки (10-15 ч) и последую¬щего медленного охлаждения. Цель диффузионного отжига — вы¬равнивание химической неоднородности стали, т. е. уменьшение ликвации в слитках, отливках, заготовках. Поэтому диффузион¬ный отжиг называют также гомогенизацией (получение однородно¬го по составу сплава). Диффузионный отжиг приводит к образова¬нию крупнозернистой структуры. Этот дефект можно устранить по¬следующей горячей обработкой давлением или проведением полного отжига.

Рекристаллизационный (низкий) отжиг состоит из нагрева ста¬ли ниже Ас1 на 5О...1ОО°С, выдержки при этой температуре и после¬дующего охлаждения на воздухе. После рекристаллиза-ционного отжига образуется однородная мелкозернистая структура с не¬большой твердостью и значительной вязкостью.

Нормализация — более экономичный термический процесс, чем отжиг. Она более производительна и дает лучшие результаты. При нормализации измельчается зерно перлита разрушается сетка цементита в заэвтектоидных сталях и повышаются механические свойства стали. Некоторые специальные стали после нормализации, приобретают механические свойства, которыми они должны обла¬дать в условиях эксплуатации. В этих случаях нормализация слу¬жит окончательной операцией термической обработки.