3.4. Термическая обработка чугуна

В чугунах, как и в сталях, в твердом состоянии происходят фазовые превращения, поэтому для них могут быть использованы те же виды термической обработки, что и для стали. Чугунные отливки подверга­ются отжигу, нормализации, закалке с отпуском.

Отжиг для снятия внутренних напряжений отливок из серого и высокопрочного чугунов проводят при температуре 500...550 °С в те­чение 3...5 ч с последующим медленным охлаждением со скоростью 30...60 °С/ч до 200 °С вместе с печью, а затем на воздухе. При таком от­жиге не только уменьшаются внутренние напряжения в отливках, но и достигается стабильность размеров и уменьшается вероятность об­разования трещин при механической обработке и в процессе экс­плуатации.

Графитизирующим отжигом отливок из белого доэвтектического чугуна получают ковкий чугун. Отливки нагревают до 950...1000 °С и выдерживают при этой температуре 10... 15 ч до полного распада це­ментита, продуктами которого являются аустенит и графит.

При ускоренном охлаждении отливок до комнатной температуры получают ковкий чугун на перлитной основе.

Для получения ковкого чугуна на ферритной основе отливки по­сле завершения первой стадии графитизации-охлаждают ниже Агх и делают вторую длительную выдержку при температуре 680...750 °С для распада цементита, входящего в состав перлита. В результате второй, стадии графитизации весь углерод выделяется в структур­но-свободном состоянии, что приводит к формированию феррит­ной основы.

Закалку и нормализацию для серого, высокопрочного и ковкого чугунов проводят для повышения твердости и износостойкости.

При нормализации отливки нагревают до 850...950 °С, выдержива­ют при данной температуре и охлаждают на воздухе. При нагреве и выдержке часть графита растворяется в аустените, обогащает его уг­леродом. В результате ускоренного охлаждения на воздухе в отливках образуется чисто перлитная структура металлической основы вместо ферритной или ферритно-перлитной.

Для закалки чугунные отливки нагревают до 850...930 °С, выдер­живают 0,5...3 ч и охлаждают в воде или масле для получения мартен-ситной структуры с твердостью 55...60 HRC3.

После закалки проводят отпуск, температура которого зависит от требуемой твердости. Для деталей, работающих на износ, температу­ра отпуска составляет 250...350 °С. Однако рациональнее чугунные отливки подвергать поверхностной закалке, так как в этом случае не наблюдается коробление и трещинообразование в деталях.

3.5. Дефекты термической обработки стали

При термической обработке стали могут возникнуть следующие де­фекты: недостаточная твердость, мягкие пятна, повышенная хруп­кость, обезуглероживание и окисление поверхности, коробление, деформации и трещины. Причиной их возникновения является на­рушение технологических режимов термической обработки.

При Нагреве доэвтектоидной стали ниже температуры Асъ фазовые превращения происходят не полностью ив структуре стали присутст­вует феррит, который в ходе закалки не претерпевает изменения, вы­зывая понижение твердости.

Перегрев стали приводит к росту зерна, образованию структуры крупноигольчатого мартенсита и, как следствие, к повышенной хруп­кости стали.

Обезуглероживание и окисление поверхности происходят при на­греве сталей в печах без контролируемой атмосферы. Обезуглерожи­вание характеризуется выгоранием углерода в поверхностных слоях детали и резко снижает твердость ее поверхности. При окислении на поверхности детали образуется окалина, которая приводит к нерав­номерной твердости, в результате чего возникает необходимость до­полнительной обработки. Для предохранения от окисления и обезуг­лероживания детали необходимо нагревать в печах с контролируемой защитной или нейтральной атмосферой.

Деформации, коробление и трещины образуются при слишком резком или неравномерном охлаждении или нагреве деталей. Для предотвращения указанных дефектов необходимо правильно назна­чать режимы термической обработки.