Графитизирующий отжиг чугуна (назначение, температурный режим)

Графитизирующий отжиг. При отливке изделий воз­можен частичный отбел серого чугуна с поверхности или даже по всему сечению.

Что такое отбел?

Отбеленными называют чугуны, имеющие в поверхностных слоях структуру белого чугуна, а в сердцевине серого чугуна.

Отбеленная корочка глубиной 12-35мм получается при заливке чугуна в металлические формы или кокили.

Чтобы устранить отбел и улучшить обрабатываемость чугуна, производится вы­сокотемпературный графитизирующий отжиг с выдерж­кой при температуре 900–950° С в течение 1–4 час. и охлаждением изделий до 250–300° С вместе с печью, а затем – на воздухе. При таком отжиге в отбеленных участках цементит Fe₃С распадается на феррит и гра­фит, вследствие чего белый или половинчатый чугун переходит в серый.

Билет 19, вопрос 2

Изотермическая закалка чугуна

Особое значение имеет изотермическая обработка чугуна без образования закалочных трещин, при которой можно получить любую заданную структуру в зависимости от выбранной температуры выдержки.

Нагрев и изотермическая выдержка производятся в соляных ваннах. Составы солей подбираются в зависимости от заданной температуры обработки.

Изотермической обработке подвергаются отливки из высококачественного чугуна (например с шаровидным графитом) относительно небольшого сечения (10-12 мм), так как переохлаждение в ванне должно быть по всему сечению детали.

Преимущество изотермической закалки – резкое уменьшение закалочных напряжений и коробления.

При изотермической закалке чугун нагревают до 830 - 900⁰С выд6ерживают 0,2 – 1,5 часа и ххлаждают в расплавленных солях, имеющих температуру 250 - 400⁰С, и после выдержки охлаждают на воздухе.

Изотермическая обработка может быть использована для распада аустенита в первой и второй ступенях. Обработка при температурах 600-550⁰С повышает механические свойства чугуна на 15-20% против обычной закалки с отпуском при тех же температурах и при одинаковой твердости. Эти преимущества появляются вследствие отсутствия закалочных трещин.

Изотермическая обработка в области температур второй ступени (450-250⁰С) повышает сопротивление износу.

 

Это связано с наличием кремния, повышающего устойчивость чугуна против отпуска. Падение твердости при отпуске чугуна начинается интенсивно от температур 400-450⁰С.

Для чугуна отпуск производится в интервале температур 400-600⁰С в зависимости от требуемой твердости.

Для повышения сопротивления износу отпуск проводится в пределах 250 -400⁰С.

В хромоникилеевых чугунах обнаруживается отпускная хрупкость при отпуске 500-550⁰С. Поэтому они должны подвергаться отпуску ниже или выше этих температур.

 

Определение отпуска: Отпуск - это процесс длительной выдержки отливок при комнатной (естественное старение) или повышенной (искусственное старение) температуре с целью приближения их к равновесному состоянию. Отпуск применяют как правило после закалки или нормализации. При этом повышаются пластические свойства отливок.

Как самостоятельный процесс его используют для снятия внутренних термических напряжений.

 

Билет 11, вопрос 2

Азотирование чугуна

Поверхностная обработка чугуна применяется в тех случаях, когда требуется высокая поверхностная твердость изделий при сохранении структуры сердцевины, получаемой при отливке.

Эта обработка главным образом придает износостойкость

чугунным отливкам.

Азотирование – это процесс насыщения поверхностного слоя различных металлов и сплавов, стальных изделий или деталей азотом при нагреве в атмосфере аммиака. Повышается твердость поверхности изделия, выносливости, износостойкости, повышение коррозионной стойкости.

Азотированию подвергаются серые чугуны, легированные хромом, никелем, молибденом и другими нитридообразующими элементами, а так же высокопрочный чугун.

Рекомендуется для азотирования применять легированные серые чугуны с отбеленной коркой. Такой чугун предварительно подвергают отжигу с целью разложения цементита при 950 - 1000°С с выдержкой 4-12 ч в зависимости от толщины стенки отливки. Для того чтобы придать металлической основе чугуна высокие механические свойства, после отжига производят термоулучшение чугунных деталей по режиму: закалка с 800 - 850°С в масле; кратковременный отпуск при 600°С.

Азотирование чугуна повышает твердость поверхности отливок до НВ 700 ÷ 800 и сопротивление износу.

Операция азотирование проста, но длительна, что является основным ее недостатком.

Операция заключается в насыщении поверхности изделий при 550 ÷ 580⁰ азотом, образующимся в атомарном состоянии при диссоциации аммиака по схеме 2NH₃ ↔ 2N + 3H₂.

Азот абсорбируется на поверхности отливки и диффундирует в металл.

В результате с течением времени образуется ряд слоев с различной концентрацией азота, постепенно уменьшающегося в глубь изделия.

Глубина азотирования достигает 0,5 мм. Содержание азота в поверхностном слое может быть 1 2 %.

Для азотирования берутся чугуны, легированные примесями, способными образовать стойкие нитриды, высокой степени дисперсности и твердости.

 

Для азотирования применяются чугуны белые (иногда центробежной отливки) или серые (желательно с отбеленной поверхностью).

Белые чугуны предварительно подвергаются отжигу для частичного разложения цементита.

В обычных серых чугунах азотируемый слой получается неравномерным.

Процесс ведется при степени диссоциации аммиака 30%; длительность процесса 50 – 70 часов.

Азотирование не нашло широкого применения для чугунных отливок вследствие сложности технологии и длительности процесса.

 

Режимы азотирования:

Азотирование может быть низкотемпературным (500-600˚С) или высокотемпературным (600-1200˚С).