производство и поставка оборудования для механических испытаний, неразрушающего контроля, химического анализа и визуального контроля, диагностического оборудования, приборов визуального контроля, систем контроля доступа персонала, элементов систем умного производства. Испытательная лаборатория. Сервисный центр

Глава 7.4. Термическая обработка чугунов

Чугуны подвергают упрочняющей, разупрочняющей, стабилизирующей, а также графитизирующей обработке.

Упрочняющая обработка возможна для чугунов, в структуре которых присутствует цементит. Чугуны так же, как и стали, подвергают закалке и отпуску.

При закалке чугун нагревают до температуры 850...950°С для растворения цементита в аустените. Скорость нагрева изделий сложной конфигурации меньше, чем простой. Время изотермической выдержки определяется, исходя из массы садки, и обычно составляет от 1до Зч. Охлаждение осуществляют в воде или масле. В результате закалки получают мартенсит, бейнит или троостит, помимо которых в структуре присутствует графит. Температуру отпуска (200...600°С) назначают в зависимости от требований к свойствам детали. Охлаждение после отпуска проводят на воздухе.

Объемная закалка выполняется для деталей небольших габаритов. Для упрочнения крупногабаритных деталей, например, направляющих станины станка, проводят поверхностную закалку. Нагрев производится кислородно-ацетиленовым пламенем или токами высокой частоты до температур 900... 1000 °С. Затем детали охлаждают водой или масляной эмульсией. В результате повышаются твердость, прочность и износостойкость поверхностного слоя.

Для деталей из чугуна возможна и изотермическая закалка. Ее технология такая же, как и для сталей: нагрев с целью растворения цементита в аустените, изотермическая выдержка в расплаве солей при температуре несколько выше Мн (200 ...400 °С). Время выдержки (10...90 мин) должно быть достаточным для изотермического распада аустенита. После такой закалки (отпуск не производится) получается структура игольчатый троостит + графит. В результате изотермической закалки повышаются твердость и прочность.

Графитизирующая обработка — отжиг белого чугуна для получения ковкого, рассмотрена выше (см. подразд. 7.3).

К разупрочняющей обработке можно отнести смягчающий отжиг, графитизирующий низкотемпературный отжиг. Его проводят для улучшения обрабатываемости резанием и повышения пластичности путем продолжительной выдержки при 680... 700 °С (ниже точки или медленным охлаждением отливок от 760...700 °С. Время выдержки должно быть достаточным для полного или требуемого частичного распада эвтектоидного цементита. Для серых чугунов время выдержки составляет 1... 4 ч, для ковких — до 60 ч. В результате этого отжига в структуре чугунов увеличивается количество феррита, снижается твердость, но улучшается обрабатываемость резанием.

Стабилизирующая обработка выполняется для базовых деталей станков и машин (станины, корпуса и т.п.), определяющих точность станка, агрегата. Для этих деталей весьма важно сохранение формы и размеров во времени. Изменения размеров могут происходить из-за наличия остаточных напряжений, возникающих в процессе получения отливки вследствие неравномерного охлаждения отдельных элементов заготовки и (или) черновой механической обработки, выполняемой для отливок с большими припусками. В процессе эксплуатации эти напряжения релаксируют (снижаются), вызывая деформацию детали.

Стабилизация размеров чугунных деталей может быть достигнута за счет термической обработки, вызывающей снижение уровня остаточных напряжений, или деформационного упрочнения чугуна.

Для снятия (снижения) остаточных напряжений достаточно широкое распространение получил низкотемпературный отжиг, при котором температуры ниже критической точки Д (520... 620 °С). Время выдержки зависит от массы и конструкции отливки и составляет от 1 до 8 ч.

Нагрев заготовки выполняют со скоростью 70... 100 °С/ч; охлаждение до 200 °С после изотермической выдержки проводят медленно, со скоростью 20...50 °С/ч, чтобы предотвратить возникновение термических напряжений, далее охлаждают на воздухе. Такой отжиг не вызывает фазовых превращений и снижает остаточные напряжения, причем практически исключаются деформации в процессе эксплуатации.

Методы деформационного упрочнения основаны на том, что в результате приложенных нагрузок в материале отливки происходят микропластические деформации, которые вызывают наклеп, т.е. повышение прочностных характеристик, что предотвращает развитие деформаций. На этом принципе основаны следующие технологии: естественное, искусственное и вибрационное старение; метод статической перегрузки.

Естественное старение заключается в длительном (от 3 мес до 1,5...2 лет) вылеживании предварительно грубо механически обработанных отливок н а открытом воздухе или в неотапливаемом помещении. При вылеживании вследствие постоянного изменения температур (суточного, сезонного) в отливке возникают дополнительные напряжения, вызывающие микропластические деформации и наклеп. Естественное старение — самый универсальный и надежный метод стабилизации размеров и формы отливок, оно пригодно для деталей любой конфигурации и массы. Недостаток — длительность процесса.

Искусственное старение осуществляют при повышенных температурах в течение несколько часов. Отливки загружают в печь с температурой 100... 200 °С, нагревают до 550...570°С со скоростью 30... 60 °С/ч, выдерживают 3... 5 ч и охлаждают вместе с печью до 150... 200 °С, а затем на воздухе.

Вибрационное старение происходит за счет воздействия на отливку принудительных циклических напряжений — вибраций. Во время вибрации в отливке возникают напряжения, вызывающие локальные пластические деформации чугуна и, таким образом, повышающие стойкость против последующего коробления. Эта технология наиболее эффективна для деталей, не обладающих высокой жесткостью, — одномерных или двумерных (т.е. с одним или двумя преобладающими размерами).

Метод статической перегрузки отличается от вибрационного старения тем, что деталь подвергают воздействию внешних статических напряжений величиной (0,6...0,75)σв.

Метод термоудара представляет собой деформационнотермическое старение. Этот метод заключается в быстром нагреве и охлаждении всей детали или ее отдельных участков. Стойкость против коробления повышается за счет локального наклепа вследствие пластических деформаций, вызываемых температурными напряжениями. Термоудар выполняют следующим образом: заготовки помещают в печь с температурой более высокой, чем требуется нагреть заготовку. Выдержку осуществляют до тех пор, пока температура тонких стенок не достигнет заданной (200...400 °С), затем следует достаточно резкое (для отливок) охлаждение на воздухе. Метод наиболее эффективен для деталей высокой жесткости — трехмерных деталей коробчатой формы. Метод не применим для крупногабаритных деталей, обладающих большой массой (свыше 3... 5 т), которые невозможно быстро нагреть и охладить.

С 2011 года научно-производственное предприятие «УКРИНТЕХ» успешно работает и развивается в области контроля качества материалов и изделий.

Контакты

ООО НПП "Укринтех":
г. Харьков, ул.Ковтуна, д.50, корпус "А-5"

Для почты:
а/я 2304, Харьков-1, 61001, Украина

ООО НПП "Укринтех"
+38 (050) 499-09-89; +38 (067) 560-89-39
+38 (067) 575-45-10; +38 (057) 768-09-02

"ЦНИ Лаборатория"
+38 (098) 262-48-92

Компания

Производство и поставка
испытательного оборудования, оборудования для металлографии, приборов НК и др.

Сервисный центр
Ремонт, сервисное обслуживание и модернизация оборудования.

Центр независимых исследований
Аккредитованная испытательная лаборатория.