Отжиг чугунов

Отжиг для снятия внутренних напряжений

Этому виду отжига подвергают чугуны при следующих температурах: серый чугун с пластинчатым графитом — при 500—570 °С; высокопрочный чугун с шаровидным графитом — при 550—650 °С; высоколегированный чугун (типа «кирезист») — при 620—650 °С. Скорость нагрева составляет примерно 70—100 град/ч, выдержка при температуре нагрева зависит от массы и конструкции отливки и составляет от 1 до 8 ч.

Охлаждение до 200 °С медленное, со скоростью 20—50 град/ч, что достигается охлаждением отливки вместе с печью. Далее отливки охлаждаются на воздухе.

При этом отжиге не происходит фазовых превращений, снимаются внутренние напряжения, повышается вязкость, исключается коробление и образование трещин в процессе % эксплуатации.

Смягчающий отжиг (отжиг графитизирующий низкотемпературный)

Проводят для улучшения обрабатываемости резанием и повышения пластичности. Его осуществляют про¬должительной выдержкой при 680—700 °С (ниже точки Ac1) или медленным охлаждением отливок при 760—700 °С. Время выдержки должно быть достаточным для полного и требуемого частичного распада эвтектоидного цементита. Охлаждение медленное для деталей сложной конфигурации.

В результате этого отжига в структуре чугунов увеличивается количество феррита.

Нормализация (серого и ковкого чугуна)

При темпера¬туре 850—950 °С. Время выдержки должно быть достаточным для насыщения аустенита углеродом и в зависимости от конфигурации изделий составляет от 1 до 3 ч.

Охлаждение ускоренное, чтобы аустенит смог превратиться в перлит, и чаще всего осуществляется на воздухе. Для деталей сложной формы охлаждение с температуры 600—550 °С должно быть замедленное, чтобы уменьшить величину термических напряжений.

В результате нормализации получается структура: перлит + графит — и повышается прочность и износостойкость. После нормализации для снятия внутренних напряжений применяется высокий отпуск при 650—680 °С с выдержкой 1 - 1,5 ч.

Закалка и отпуск чугунов

Для закалки чугун нагревают до 850—950 °С. Скорость нагрева изделий сложной формы меньше, чем изделий простой формы. Время выдержки обычно составляет от 1 до 3 ч. Охлаждение осуществляют в воде или масле. При закалке аустенит превращается в неравновесные структуры: мартенсит или троостит + графит.

 После закалки проводят отпуск при температуре 200—600 °С. В результате повышаются твердость, прочность и износостойкость чугуна. При изотермической закалке чугун нагревают так же, как и при обычной закалке, выдерживают от 10 до 90 мин и охлаждают в расплавленной соли при 200—400 °С. При этом происходит изотермический распад аустенита с образованием структуры: игольчатый троостит + графит.

В результате изотермической закалки повышаются твердость и прочность, но сохраняется пластичность.

Возможна поверхностная закалка кислородно-ацетилено¬вым пламенем, токами высокой частоты или в электролите. Температура нагрева — 900—1000 °С. Охлаждение — в воде, масле или масляной эмульсии. При поверхностной закалке в поверхностном слое образуются структуры: мартенсит + графит или троостмартенсит + графит. После отпуска при 200—600 °С и охлаждения на воздухе повышаются твердость, прочность и износостойкость поверхностного слоя при наличии мягкой сердцевины.

Старение чугунов

Старение применяют для стабилизации размеров отливок, предотвращения коробления и снятия внутренних напряжений.

Естественное старение

Осуществляют на открытом воздухе или в помещении. Изделия после литья выдерживают в течение 6—15 месяцев. При естественном старении снижение напряжений в отливках составляет 3—10 %.

При вибрационном старении снижение напряжений достигает 10—15 %. Во время вибрации в отливке возникают дополнительные временные напряжения, вызывающие локальные пластические деформации чугуна и таким образом повышающие стойкость к короблению.

Старение методом статической перегрузки отличается тем, что для создания дополнительных временных напряжений деталь подвергают воздействию статических внешних нагрузок. При этом методе снижение напряжений достигает 10—30 %.

Старение методом термоударов (термоциклическое старение) осуществляют путем быстрого нагрева и охлаждения всей детали или отдельных ее участков. Стойкость против коробления повышается за счет пластических деформаций, вызываемых временными температурными напряжениями. Общий уровень напряжений снижается на 10—20 %. Термоциклическое старение осуществляют по следующему режиму: загрузка в печь и нагрев за 3—3,5 ч до 350 °С, выдержка 2—2,5 ч, затем резкое охлаждение (на воздухе), снова поверхностный нагрев (за 1—1,5 ч) до 320 °С, выдержка 4—5 ч, охлаждение вместе с печью до 150—100 °С.

Искусственное старение

Осуществляют при повышенных температурах; длительность — несколько часов.

При искусственном старении отливки чугуна загружают в печь, нагретую до 100—200 °С, нагревают до температуры 550—570 °С со скоростью 30—60 °С/ч, выдерживают 3—5 ч и охлаждают вместе с печью со скоростью 20—40 °С/ч до температуры 150—200 °С, а затем охлаждают на воздухе. Обычно старение проводят после грубой механической обработки.