12. Термическая обработка изделий из чугунов.

Чугуны подвергают способам термообработки:

1) Отжиг. Проводят два вида отжига:

- низкотемпературный. Применяют для снятия внутренних остаточных напряжений отливок серого чугуна. Данный отжиг проводят по следующему режиму: медленный нагрев отливок до 530-620⁰С, выдержка при этой температуре 3-4 ч и медленное охлаждение вместе с печью со скоростью до 300-400⁰С. Отжиг при более высоких температурах может вызвать графитизацию эвтектоидного цементита, снижение твердости и прочности чугуна. Стабильность размеров чугунной отливки обеспечивается только после низкотемпературного отжига проводится старение.

- графитизирующий. Применяют для получения ковкого чугуна из белого чугуна и для устранения отбела отливок из серого чугуна. Отжиг проводят в две стадии. Первоначально отливки выдерживают при 950-1000⁰С. В этот период протекает стадия I графитизации: распад цементита, входящего в состав ледебурита (А + Fe₃C), и установление стабильного равновесия аустенит - графит. В результате распада цементита образуется хлопьевидный графит (углерод отжига). Затем отливки охлаждают до температур, соответствующих интервалу эвтектоидного превращения. При охлаждении происходит выделение из аустенита вторичного цементита, его распад и рост графитных включений. При достижении эвтектоидного интервала температур охлаждение резко замедляют или дают длительную выдержку при температуре несколько ниже этого интервала. В этот период протекает стадия II графитизации: распад аустенита с образованием феррито-графитной структуры или распад цементита, входящего в состав перлита, с образованием феррита и графита. После окончания стадии II графитизации структура чугуна состоит из феррита и хлопьевидного графита.

Для ускорения процессов отжига применяют:

- добавление в чугун алюминия;

- предварительную закалку;

- предварительную низкотемпературную выдержку.

2) нормализация. Нормализацию применяют для увеличения связанного углерода, повышения твердости, прочности и износостойкости серого, ковкого и высокопрочного чугунов. При нормализации чугун нагревают выше температур интервала превращения 850-950⁰С и после выдержки, при которой должно произойти насыщение аустенита углеродом, охлаждают на воздухе. Растворение графита в γ-фазе главный процесс при нормализации чугуна с ферритной или феррито-перлитной структурой. На растворение углерода в аустените чугунной отливки влияет температура: с повышением температуры нагрева растворимость углерода в γ-фазе резко увеличивается. В результате нормализации чугуна получается структура перлита или сорбитообразного перлита с повышенной твердостью и прочностью. Перлитные чугуны не нормализуют.

3) Закалка + отпуск. Закалке подвергают серый, ковкий и высокопрочный чугун для повышения твердости, прочности и износостойкости. Применяют закалку:

- поверхностную. Применяют для повышения поверхностной твердости и износостойкости отливок перлитных чугунов. Температура нагрева при поверхностной закалке 840-950⁰С, время нагрева - несколько секунд, скорость нагрева около 400⁰С /с, охлаждение в воде или эмульсии.

- непрерывную объемную. Чугун нагревают под закалку до температур на 40-60⁰С выше интервала превращения (850-930⁰С) с получением структуры аустенит и графит. Затем дают выдержку для прогрева и насыщения аустенита углеродом (10-15 минут для перлитных чугунов и 1,5-2 ч для ферритных чугунов). Отливки охлаждают в воде или масле.

- изотермическую. При изотермической закалке чугун нагревают до 830-900⁰С и охлаждают в расплавленных солях, имеющих температуру 250-400⁰С, и после выдержки охлаждают на воздухе. Структура чугуна: бейнита + остаточный аустенит + графит. Прочность, твердость и износостой-

кость изотермически закаленного чугуна выше по сравнению со свойствами чугуна после улучшения (закалки и отпуска) со структурой сорбита или троостита.

4) химико-термическая обработка. Для повышения поверхностной твердости и износостойкости серые и высокопрочные чугуны подвергают азотированию (серые перлитные чугуны, легированные хромом, молибденом, алюминием). Температура азотирования 550-580⁰С, время выдержки 30-70 ч. Повышения поверхностной твердости и износостойкости легированного серого перлитного чугуна можно достигнуть газовым и жидкостным цианированием при температуре 570⁰С, время выдержки 8 ч. Для повышения жаростойкости чугунные отливки можно подвергать алитированию, а для получения высокой коррозионной стойкости в кислотах - силицированию.