Варіант 26

а) Нормализация и закалка чугуна способствует повышению его твердости (при этом возрастает износостойкость) и механических свойств. Отливки нагревают до температур выше критических и после выдержки охлаждают с большей или меньшей скоростью. При нормализации охлаждение проводят вне печи – на воздухе. При закалке отливки погружают в охлаждающую жидкость (воду, масло). При нормализации нагрев выдерживают в течение времени, обеспечивающего частичное растворение графита и насыщение аустенита углеродом. Более богатый углеродом аустенит при относительно быстром охлаждении и температурах эвтектоидного превращения распадается без выделения феррита. В этом случае получаются более дисперсные перлитообразные структуры, что вызывает повышение твердости и механических свойств.

При закалке быстрое охлаждение из области аустенитного состояния способствует получению неравновесных структур, свойственных железоуглеродистым сплавам.

б) Прокатные металлургические валки, как правило, изготовляют литыми. Разнообразные условия их службы (тип клети и стана, положение в стане, прокатываемый сплав, вид продукции) обуславливают как конструкцию валка, так и выбор литейного сплава, из которого его изготовляют. Однако все валки должны иметь износостойкий и термостойкий рабочий слой, вязкую прочную сердцевину и шейки.

Валки подразделяют по назначению (листопрокатные и сортопрокатные), по конструкции (гладкие и калиброваннные), по роду металла (чугуны, стали легированные и нелегированные), по макростроению (полутвердые, отбеленные, двуслойные). Литые стальные валки изготовляют из нелегированных и легированных сталей. В зависимости от концентрации углерода и легирующих элементов структура этих сталей изменяется от перлитно-ферритной до перлитной с включениями карбидной фазы. Наиболее распространены литые валки из чугунов. Вследствие высокой чувствительности чугунов к скорости охлаждения, их структура и механические свойства существенно изменяются от поверхности к середине.

Варіант 27

а) Основная масса материала валка должна обеспечивать общую высокую механическую прочность, что может быть достигнуто различными методами и технологическими приемами. Важное значение наряду со структурой металлической матрицы чугуна имеет количество и форма графита. Общая прочность валка будет определяться размерами отбеленного слоя и переходной зоны. При значительном отбеленном слое возрастает опасность поломки. Таким образом, для увеличения механической прочности желательно уменьшать слой отбела. Но для надлежащей износостойкости поверхность должна быть достаточно твердой. Основное влияние на износостойкость оказывают свойства чугуна в зоне чистого отбела.

В переходной зоне металл будет более хрупким, чем в сердцевине, из-за наличия цементита, а на износостойкость эта зона практически не влияет. Поэтому для обеспечения эксплуатационной прочности валков с отбеленной поверхностью целесообразно иметь переходную зону минимальных размеров.

б) В результате термической обработки чугуна видоизменяется только основная металлическая матрица. Форма графита остается неизменной, и может лишь несколько уменьшиться его количество. Поэтому наибольший эффект достигается при закалке чугуна с перлитной матрицей и мелкопластинчатым графитом.

Вследствие низкой пластичности чугуна при объемной закалке в отливках могут образовываться трещины. В связи с этим прибегают к поверхностной закалке чугунных деталей, работающих на износ, например, поверхностей трения станин металлорежущих станков. Нагрев газовыми горелками или токами высокой частоты с последующим водоструйным охлаждением способствует получению закаленного слоя.

Изотермическая закалка обеспечивает высокие механические свойства и износостойкость, причем вследствие сравнительно низкого уровня напряжений опасность образования трещин и короблений снижается.