Термическая обработка чугуна

В практике производства только серые чугуны подвергают термической обработке. Наиболее распространенными видами термической обработки чугунов являются отжиг, закалка с последующим отпуском и искусственное старение. Отжиг отливок из серого чугуна применяют для устранения отбеленной «корочки», получаемой на поверхности при заливке чугуна в металлические формы, уменьшения твердости отливок и улучшения их обрабатываемости. Отжиг производится в камерных печах или печах с выдвижным подом при температуре 900-950°С. Время нагрева и выдержки зависит от толщины отливок и веса загруженной партии, обычно оно равно 2- 5 час. Охлаждение отливок до 200-250°С производится вместе с печью, затем на спокойном воздухе. При таком отжиге в отбеленных участках отливок происходит распад цементита:

Fe₃C→3Fe + С (графит).

В результате такого распада белый чугун переходит в серый, причем твердость чугуна понижается.

Закалке с последующим отпуском подвергают детали, изготовленные из серого чугуна и работающие на истирание, например, кольца, втулки, звездочки для комбайнов, на­правляющих станин металлорежущих станков и т. д. Закалка может быть объемной, когда нагревается и охлаждается вся деталь, и поверхностной, когда деталь нагревается ТВЧ или газовым пламенем.

Нагрев под закалку производится при температуре 820- 860°С, охлаждение — в воде или масле. Отпуск устанавливается в зависимости от требуемой твердости. Например, поршневые кольца компрессоров, изготовленные из серого чугуна СЧ 32-52, закаливают при температуре 850-860°С, затем охлаждают в воде. Отпуск осуществляется при температуре 420-430°С в течение 1 часа. После такой термической обработки твердость НВ 217- 241 или HRB 95-105. Для закалки и отпуска колец применяют специальные приспособления.

Для направляющих станин металлорежущих станков используют поверхностную закалку.

На московском станкостроительном заводе «Красный пролетарий» направляющие станин токарно-винторезных станков, изготовленные из серого чугуна СЧ 21-48, закаливают токами высокой частоты на ламповом генераторе мощностью 100 квт. Закалку производят на специальной установке, находящейся в общем потоке их обработки. Два индуктора, имеющие профиль направляющей станины, закреплены неподвижно. Станина движется со скоростью 120 мм/мин. Охлаждают станины водой из спреера, который расположен за индукторами. Глубина закаленного слоя 2,5-3,5 мм. Твердость HRC52-54. После закалки направляющие станин обладают высокой износостойкостью и обеспечивают надежную работу станков.

Искусственное старение применяют в настоящее время вместо естественного старения для чугунных отливок некоторых деталей металлорежущих станков. Объясняется это следующим. В отливках сложной формы (корпуса токарных, фрезерных, сверлильных и других станков), изготовленных из серого чугуна, имеются значительные внутренние напряжения. С течением времени эти напряжения самопроизвольно снимаются. Раньше для снятия напряжений отливки, например, станин металлорежущих станков, вылеживали на заводском дворе под действием климатических факторов в течение одного года, после чего их направляли на механическую обработку. Такое вылеживание отливок называется естественным старением. Естественное старение очень удлиняет производственный цикл, поэтому оно было заменено искусственным.