60. Термообработка серого и б елого

чугу на

Серый литейный чугун подвергают отжигу, нор-

мализации, закалке, отпуску, поверхностному упроч-

нению.

Отжиг чугунных отливок производят для уменьше-

ния внутренних напряжений и устранения отбела.

В первом случае отжиг осуществляют путем медлен-

ного нагрева скоростью 75—100°С в час до темпера-

туры 500—550°С. При этой температуре изделия вы-

держивают от 2 до 5 ч и медленно охлаждают вместе

с печью до температуры 250°С, затем — на воздухе.

Отбел — это твердая поверхностная корка, состоя-

щая из цементита, обращавшегося при литье серого

чугуна в металлические формы. Для устранения от-

бела при отжиге изделия нагревают до температуры

850—870°С, выдерживают при этой температуре 1—5

ч, после чего охлаждают вместе с печью до темпера-

туры 500°С, а затем — на воздухе. В результате твер-

дость поверхностного слоя уменьшается. Нормали-

зации подвергают отливки простой формы и неболь-

ших сечений путем нагрева их до температуры 850—

900°С, при этой температуре выдерживают 2—3 ч,

а затем охлаждают на воздухе. Нормализацию при-

меняют редко, более часто используют закалку с

отпуском. В результате закалки прочность чугунных

отливок повышается. Закалку производят нагревом

до температуры 850—900°С с последующим охлажде-

нием в воде. Твердость чугуна при этом составляет

450—550 НВ. Для деталей, работающих на истира-

ние, применяют низкий отпуск при температуре

550—600°С.

Белый чугун ввиду высокой твердости и хрупкости

практически не поддается обработке резанием. Поэтому

его подвергают специальной термообработке с

целью повысить прочность и пластичность. В ре-

зультате этой термообработки образуется ковкий чу-

гун. Ковкий чугун получают длительным отжигом от-

ливок из белого чугуна в нейтральной или окисли-

тельной среде при температурах 950—1000°С. Гра-

фитизирующий отжиг производят в нейтральной

среде (речной песок). При этом цементит разлагает-

ся с образованием графита и феррита. Такой чугун

называется ферритным. Длительность процесса со-

ставляет 20—25 ч, иногда несколько суток. При отжи-

ге в окислительной среде чугун обезуглероживается.

Полученная структура становится перлитной. Нор-

мализацию производят при температуре 850—

900°С с выдержкой при этой температуре в течение

1—1,5 ч с последующим охлаждением на воздухе.

Если после этого отливки имеют повышенную твер-

дость, их подвергают высокому отпуску при темпе-

ратуре 650—680°С с выдержкой в течение 1—2 ч.

В ряде случаев изделия из ковкого чугуна закали-

вают с целью дальнейшего повышения твердости и

износоустойчивости за счет снижения пластичности.

61. Получение алюминия

Алюминий получают из бокситов и нефелинов. Хи-

мический состав бокситов выражается формулой

Na2(K2)OAl2O32SiO2. Бокситы содержат в своем со-

ставе 30—70% глинозема А12О3, 2–20% кремнезема

SiO2, 2—50% окиси железа Fе2О3 и 0,1—10% окиси

титана ТiO2.

Производство алюминия состоит из двух основ-

ных процессов:

1) получения глинозема А12О3 из бокситов;

2) восстановления металлического алюминия элек-

тролизом из раствора глинозема в расплавленном

криолите (Na3AlF6).

Электролитом служат криолит с добавлением 8—

10% глинозема, а также A1F3 и NaF. Образующийся в

результате электролиза жидкий алюминий собирает-

ся на дне ванны под слоем электролита. Его называ-

ют алюминием-сырцом. Алюминий-сырец содер-

жит металлические (Fe, Si, Cu, Zn и др.) и неметал-

лические (С, АlО3 и др.) примеси, а также газы —

кислород, водород, окись и двуокись углерода и др.

Эти примеси удаляют хлорированием жидкого алю-

миния-сырца в ковше. Образующийся при этом паро-

образный хлористый алюминий АlС13, проходя через

расплавленный алюминий, обволакивает пузырьками

частицы примесей и выносит их вместе с газами,

растворенными в алюминии.

Первичный алюминий (ГОСТ 11069-74) делят на

следующие группы:

1) алюминий особой чистоты (марка А999); 2) алю-

миний высокой чистоты (4 марки); 3) алюминий тех-

нической чистоты.

ГОСТом предусмотрены восемь марок, допускающих

содержание примесей 0,15—1%. Название

марки указывает ее чистоту. Например, марка А8

обозначает, что в металле содержится 99,8% алюми-

ния, а в марке А99 — 99,99%.

Алюминий — легкий металл серебристо-белого

цвета с высокой электро- и теплопроводностью;

плотность его 2700 кг/м3, температура плавления за-

висит от чистоты и колеблется в пределах 660—667°С.

В отожженном состоянии алюминий имеет малую

прочность (sв = 80—100 МПа), низкую твердость (НВ =

20—40), но обладает высокой пластичностью (d =

35—40%).

Алюминий хорошо обрабатывается давлением, сва-

ривается, но плохо поддается резанию. Имеет высо-

кую стойкость против атмосферной коррозии и в пре-

сной воде. На воздухе алюминий быстро окисляется,

покрываясь тонкой плотной пленкой окиси, которая

не пропускает кислород в толщу металла, что и обес-

печивает его защиту от коррозии.