Термообработку отливок из чугуна проводят для снятия литейных напряжений и стабилизации размеров, снижения твёрдости и улучшения обрабатываемости, повышения механических свойств, а также износостойкости. Применяют следующие виды термообработки чугунных отливок.
Низкотемпературный отжиг применяют для снятия внутренних напряжений. Температуру отжига назначают в зависимости от химического состава чугуна. Отливки из серого чугуна обычно отжигают при 500-700ºС; из высокопрочного чугуна при 550-650ºС; из низколегированного чугуна при 570-600ºС, а из высоколегированного при 600-650ºС. Продолжительность выдержки отливок при температуре отжига зависит от размеров отливки и её конфигурации и обычно составляет 3-10 ч. Сложные отливки, отливки с большей разницей в толщинах стенки отжигают более длительное время. После отжига отливки охлаждают вместе с печью. Механические свойства отливок при такой термообработке практически не изменяются.
Графитизирующий отжиг применяют обычно при снижении твёрдости и улучшении обрабатываемости резанием. Отливки нагревают в печах до 680-750ºС. При этом происходит графитизация и частичная сфероидизация эвтектоидного цемента, что снижает твёрдость, улучшает обрабатываемость, но несколько уменьшает прочность чугуна.
Высокотемпературный отжиг отливок производят для графитизации первичных карбидов в отбеленном или половинчатом чугуне. Отливки нагревают до 900-960ºС, а затем медленно охлаждают до 300ºС. В отливках образуется перлитная структура, отличающаяся оптимальной твёрдостью и прочностью.
Нормализацию применяют для повышения механических свойств и износостойкости чугуна за счёт улучшения его структуры и получения перлитной металлической основы, а также для отливок, имеющих ферритную, ферритно-перлитную или ледебуритно-перлитную структуры. Отливки нагревают до 850-950ºС. При нормализации ферритного или ферритно-перлитного чугуна часть графита растворяется в аустените и за счёт этого количество связанного углерода увеличивается.
При нормализации отбеленного чугуна происходит графитизация первичных карбидов. В отливках после охлаждения на воздухе до температуры 500ºС образуется перлитная структура. Для снижения напряжений отливки ниже 500ºС охлаждают медленно, вместе с печью.
Закалку и отпуск применяют для отливок из серых, высокопрочных и ковких чугунов с целью повышения прочности, твёрдости и износостойкости. Отливки нагревают до 880-930ºС и охлаждают в масле. Структура отливок – мартенсит. Затем производят отпуск нагревом до 400-600ºС с последующим охлаждением.
Отпуск отливок, работающих на износ, производят при 250-300ºС. Отливки из чугуна с шаровидным графитом, работающие на износ, подвергают изотермической закалке.
Химико-термическую обработку применяют обычно для получения высокой поверхностной твёрдости отливок из чугуна с шаровидным графитом (втулок цилиндров двигателей внутреннего сгорания, коленчатых валов). Наиболее часто применяют азотирование поверхностного слоя – процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя азотом при нагреве в аммиаке. Температура азотирования 550-560ºС. Азотированию подвергают поверхности, обработанные резанием.
Отжиг для снятия напряжений чугунных отливок
Детали: станина, редуктор, корпус задней бабки, передний бабки, крышка корпуса.
- Температура загрузки 200-230ºС.
- Скорость нагрева 170º/час.
- Температура выдержки 550-600º С.
- Продолжительность выдержки 2,5-3 часа.
- Продолжительность охлаждения – 6-8 часов скор. 75º/час.
- Выгрузка при температуре 150ºС.
Термообработка серого отбеленного чугуна.
Нагрев до температуры 850-980ºС.
Выдержка 4,5-5 часов.
Охлаждение:
- скорость 100-120ºС в час до температуры 500ºС,
- далее на воздухе.
