Отжиг чугунов, схема отжига белого чугуна на ковкий

Виды:
1) 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.

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

2) Смягчающий отжиг (отжиг графитизирующий низкотемпературный)

Проводят для улучшения обрабатываемости резанием и повышения пластичности. Его осуществляют продолжительной 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.

30) Нормализация (серого и ковкого чугуна)

При температуре 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.

Cхема отжига белого чугуна на ковкий

Ковкие чугуны получают из белых чугунов пу­тем графитизирующего отжига (томление). Схема отжи­га белого чугуна на ковкий показана на рис.

Рисунок 5 – График режимов отжига белого чугуна на ковкий

 

Отжиг проводится в две стадии. Сначала отливки бе­лого чугуна нагревают в те­чение 20-25 ч до темпера­туры 950-970 °С. Во время выдержки (15 ч) при этой температуре протекает пер­вая стадия графитизации, г. е. распад цементита, вхо­дящего в состав ледебурита (A + Fe₃C), и установление стабильного равновесия аустенит + графит. В результате распада цементита образуется хлопьевидный графит. За­тем отливки медленно охлаждают (в течение 6-12 ч) до температуры 720 °С.

Отжиг второго рода цветных металлов

Отжиг 2-го рода в технологии цветных металлов и сплавов не используют так широко, как для сталей и чугунов.

Во многих промышленных цветных металлах и сплавах, например однофазных латунях, бронзах и электротехнических никелевых сплавах, отсутствуют фазовые превращения в твердом состоянии и к ним отжиг 2-го рода в принципе неприменим. Другие цветные сплавы претерпевают фазовые превращения в твердом состоянии, но отжиг 2-го рода вызывает такое изменение свойств, что применение его нецелесообразно.

 

Структурное фазовое превращение при термообработки сталей. Образование аустенитав доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей, величина зерна, наследственная зернистость.

Фазовая перекристаллизация, включающая полиморфное или эвтектоидное превращение, приводит к коренной перестройке структуры по всему объему сплава. Полиморфное превращение в металлах можно использовать для устранения текстуры и изменения размера зерна. Эвтектоидное превращение в цветных сплавах пока редко используют как основу отжига 2-го рода.

Фазовые превращения, которые совершаются в стали также, как и превращения при кристаллизации обуславливается тем, вследствие изменения внешних факторов (температуры) происходит переход из одного состояния в другое, оказавшееся более устойчивым при данной температуре. Основными в стали являются три структуры - аустенит, мартенсит, перлит. Основные превращения в стали харак­теризуются переходом этих структур из одного в другую.

При термической обработке стали наблюдаются 4 основных превращения..

1. Превращение перлита в аустенит, протекающее выше точки А₁, т. е. выше температуры стабильного равновесия А«П. При этих температурах их 3-х основных структур минимальной свободной энергией обладает аустенит.

Fea (С) + Fe₂С ® Fe g(С)

2. Превращение аустенита в перлит, протекающее ниже Ас₁

Feg (С) ® Fea + Fe₂(С)

3. Превращение аустенита в мартенсит

Feg (С) ® Fea(C)

4. Превращение мартенсита в феррито-карбидную смесь

Fea(С) ® Fea + Fe₂С

Образование аустенита.

1. Превращение перлита в аустенит в полном соответствии с диаграммой Fе-С может совершится лишь при очень медленном нагреве. Чем выше температура, тем больше скорость превращения.

2. Рост аустенитного зерна. На первой стадии превращения перли­та в аустенит происходит образование большого количества мелких зерен аустенита. Размеры этих зерен характеризует так называемое начальное зерно аустенита.

Дальнейший нагрев или выдержка обуславливает рост аустенитных зерен. Этот процесс протекает самопроизвольно т.к. идет с уменьшением поверхностной энергии за счет уменьшения суммарной поверхности зерен. Высокая температура лишь обеспечивает достаточную скорость протекания процесса. Различают 2 типа сталей– наследственно мелкозернистые и наследственно крупнозернистые.

1-й характеризуется малой склонностью к росту зерна, 2-й - повышенной склонностью.

В наследственно мелкозернистой (а) стали при переходе через А_I сопровождается уменьшением величины зерна. Это зерно не растет при дальнейшем нагреве до 950-1000°С

Рост начинается выше 1000° С. У крупнозернистой стали рост зерен начинается при переходе через критическую точку (б). Таким образом, под наследственной зернистостью нужно понимать склонность аустенитного зерна к росту.

Размер зерна, наблюдаемый в стали после термической обработ­ки называется действенным. Следовательно, различают 3 характерис­тики размера зерна стали:

1. Начальное зерно - размер зерна аустенита в момент окон­чания

превращения П «А

2. Наследственное зерно, определяющее склонность зерна аустенита к

росту.

3. Действительное зерно - размер зерна аустенита в данных конкретных условиях.