Способ обработки чугуна
Термическая обработка чугунов
способ термической обработки чугуна с шаровидным графитом
В машиностроении применяют отливки из серого, ковкого и высокопрочного чугунов. Эти чугуны отличаются от белого чугуна тем, что у них весь углерод или большая часть его находится в свободном состоянии в виде графита у белого чугуна весь углерод находится в виде цементита. Структура указанных чугунов состоит из металлической основы аналогично стали перлит и феррит и неметаллических включений — графита. Серый, ковкий и высокопрочный чугуны отличаются друг от друга в основном формой графитовых включений. Это и определяет различие механических свойств указанных чугунов. У серого чугуна при рассмотрении под микроскопом графит имеет форму пластинок. Графит обладает низкими механическими свойствами. Он нарушает сплошность металлической основы и действует как надрез или мелкая трещина. Чем крупнее и прямолинейнее формы графитовых включений, тем хуже механические свойства серого чугуна. Основное отличие высокопрочного чугуна заключается в том, что графит в нем имеет шаровидную округленную форму. Такая форма графита лучше пластинчатой, так как при этом значительно меньше нарушается сплошность металлической основы. Ковкий чугун получают длительным отжигом отливок из белого чугуна, в результате которого образуется графит хлопьевидной формы — углерод отжига. Механические свойства рассматриваемых чугунов можно улучшить термической обработкой, при этом необходимо помнить, что в чугунах создаются значительные внутренние напряжения, поэтому нагревать чугунные отливки при термической обработке следует медленно, чтобы избежать образования трещин. Чугун подвергают отжигу, нормализации, закалке и отпуску, а также некоторым видам химико-термической обработки азотированию, алитированию, хромированию. Чтобы снять внутренние напряжения и стабилизировать размеры чугунных отливок из серого чугуна, применяют естественное старение или низкотемпературный отжиг. Низкотемпературный отжиг применяют для снятия внутренних остаточных напряжений отливок серого чугуна. Участок диаграммы железоуглеродистых сплавов и схема распределения концентрации углерода в фазах при графитизации Аустенит в равновесии с графитом имеет состав в точке б см. Графитизирующий отжиг белого чугуна основан на метастабильности цементита и состоит обычно из двух стадий рис. Схема отжига белого чугуна на ковкий Первая стадия Отливки из чугуна подвергают следующим видам термической обработки. Данный отжиг проводят по следующему режиму: Отжиг при более высоких температурах может вызвать графитизацию эвтектоидного цементита, снижение твердости и прочности чугуна. Стабильность размеров чугунной отливки обеспечивается только в том случае, если после низкотемпературного отжига проводится старение вылеживание отливок после предварительной обработки на металлорежущих станках перед окончательной обработкой. При таком отжиге в отбеленных участках цементит Fe 3 С распадается на феррит и графит, вследствие чего белый или половинчатый чугун переходит в серый. В результате отжига устраняется отбел и структура становится перлитной, феррито-перлитной или ферритной. Графитизирующий отжиг применяют для получения ковкого чугуна из белого чугуна и для устранения отбела отливок из серого чугуна. Графитизацию при температурах выше критической можно представить следующим образом. В возникающей системе из трех фаз — аустенита, графита и цементита аустенит не может одновременно находиться в равновесии с цементитом и графитом. Вследствие стремления системы к равновесию из аустенита, пересыщенного в слое, прилегающем к графиту, будет выделяться избыток углерода и включения графита будут расти см. Но так как при этом аустенит становится ненасыщенным в слое, прилегающем к цементиту, то происходит распад цементита и растворение углерода в аустените, что снова вызывает пересыщение аустенита в слое, прилегающем к графиту, и выделение из него избыточного углерода. Таким образом, распад цементита продолжается до полного его растворения в аустените, после чего между включениями графита и аустенитом состава в точке б см. В результате такого распада образуется хлопьевидный графит углерод отжига , характерный для структуры ковкого чугуна. Схема образования графита в ковком чугуне Ц- цементит; А - аустенит; Г- графит. В исходном состоянии белый доэвтектический чугун имеет структуру, состоящую из перлита, вторичного и эвтектического цементита. Схема отжига белого чугуна для получения ковкого Если вместо ферритного ковкого чугуна требуется, чтобы структура была перлитной или феррито-перлитной, то вторую стадию графитизации процесс охлаждения чугуна для получения структуры феррит и графит совсем не проводят или не доводят до конца и после первой стадии графитизации или после частично проведенной второй стадии охлаждают на воздухе. В первом случае будет получаться структура перлит и графит, во втором — феррит, перлит и графит. Для сокращения времени отжига белого чугуна применяют следующие методы: При закалке, во время мартенситного превращения, образуются многочисленные микротрещины, в которых наиболее легко зарождаются центры графитизации. Число центров графитизации увеличивается, и сокращается время отжига. Если ковкому чугуну хотят придать одновременно повышенную прочность и пластичность, применяют сфероидизирующий отжиг, в результате которого получается структура зернистого перлита и графита. Марганец незначительно удлиняет первую стадию графитизации, но тормозит распад цементита во второй стадии, что позволяет дать выдержку, достаточную для превращения пластинчатого перлита в зернистый. Термическая обработка ковкого чугуна. Существует 2 способа отжига на ковкий чугун: Отжиг на ковкий чугун по второму способу занимает 5—6 суток, поэтому в настоящее время ковкий чугун получают главным образом графитизацией. Отливки, очищенные от песка и литников, упаковывают в металлические ящики либо укладывают на поддоне, а затем подвергают отжигу в методических камерных и других отжигательных печах. Процесс отжига состоит из двух стадий графитизации. В результате отжига по такому режиму структура ковкого чугуна представляет собой зерна феррита с включениями гнезд углерода отжига — графита. Перлитный ковкий чугун получается в результате неполного отжига: Структура перлитного ковкого чугуна состоит из перлита и углерода отжига. Ускорение графитизации закаленных чугунов при отжиге объясняется наличием большого количества центров графитизации, образовавшихся при закалке. Это дает возможность сократить время отжига закаленных отливок до 15—7 час. Чтобы повысить прочность и износоустойчивость, ковкие чугуны подвергают нормализации или закалке с отпуском. Иногда ковкий чугун подвергают з акалке , чтобы получить более высокую прочность и износоустойчивость за счет снижения пластичности. Для ковкого чугуна применяют закалку токами высокой частоты или кислородно-ацетиленовым пламенем, при этом может быть достигнута высокая твердость поверхностного слоя при достаточной пластичности основной массы. Структура закаленного слоя состоит из мартенсита и углерода отжига твердостью НRС 56— Ковкий чугун по сравнению со сталью более дешевый материал; он обладает хорошими механическими свойствами и высокой коррозионной стойкостью. Поэтому детали из ковкого чугуна широко применяются в сельскохозяйственном машиностроении, автотракторной промышленности, станкостроении для изготовления зубчатых колес, звеньев цепей, задних мостов, кронштейнов, тормозных колодок и пр. Ковкие чугуны маркируют буквами КЧ, означающими ковкий чугун, затем идут два числа: ГОСТом установлены следующие марки ковких чугунов: КЧЗО-6, КЧЗЗ-8, КЧ, КЧ, КЧ, КЧ, КЧ, КЧ и КЧ При таком нагреве часть углерода графита растворяется в аустените. После охлаждения на воздухе металлическая основа получает структуру трооститовидного перлита с более высокой твердостью и лучшей сопротивляемостью износу. Для серого чугуна нормализацию применяют сравнительно редко, более широко применяют закалку с отпуском. Закалка деталей из серого чугуна. Закалке можно подвергать как перлитные, так и ферритные чугуны. Твердость чугуна после закалки достигает НВ — В структуре закаленного чугуна имеются мартенсит со значительным количеством остаточного аустенита и выделения графита. Эффективным методом повышения прочности и износоустойчивости серого чугуна является изотермическая закалка, которая производится аналогично закалке стали. Высокопрочные чугуны с шаровидным графитом можно подвергать пламенной или высокочастотной поверхностной закалке. Чугунные детали после такой обработки имеют высокую поверхностную твердость, вязкую сердцевину и хорошо сопротивляются ударным нагрузкам и истиранию. Хорошие результаты дает сульфидирование чугуна; так, например, сульфидированные поршневые кольца быстро прирабатываются, хорошо сопротивляются истиранию, и срок их службы повышается в несколько раз. При отпуске закаленных чугунов твердость понижается значительно меньше, чем при отпуске стали. Это объясняется тем, что в структуре закаленного чугуна имеется большое количество остаточного аустенита, а также тем, что в нем содержится большое количество кремния, который повышает отпускоустойчивость мартенсита. Структурное стабильное состояние и марки чугуна. Процесс образования в чугуне стали графита называют графитизацией. Структурная диаграмма равновесного состояния Fe - C Графит повышает износостойкость и антифрикционные свойства чугуна вследствие собственного смазочного действия и повышения прочности пленки смазочного материала. Чугуны с графитом, как мягкой и хрупкой составляющей, хорошо обрабатываются резанием с образованием ломкой стружки и обеспечивают более чистую поверхность, чем стали кроме автоматных сталей. Присутствие эвтектики в структуре чугунов обусловливает его использование исключительно в качестве литейного сплава. Высокие литейные свойства при небольшой стоимости обеспечили широкое применение чугунов в промышленности. Механические свойства чугуна обусловлены, главным образом, количеством и структурными особенностями графитной составляющей. Влияние графитных включений на механические свойства чугуна можно оценить количественно ГОСТ — Чем меньше графитных включений, чем они мельче и больше степень их изолированности, тем выше прочность чугуна при одной и той же металлической основе. Наиболее высокую прочность обеспечивает шаровидная форма графитной составляющей, а для хлопьевидной составляющей характерны высокие пластические свойства. Чугун с пластинчатым графитом можно рассматривать как сталь, в который графит играет роль надрезов, ослабляющих металлическую основу. Применяемые для отливок чугуны имеют в среднем состав: Углерод определяет количество графита в чугуне: Кремний оказывает большое влияние на структуру и свойства чугунов, так как величина температурного интервала, в котором в равновесии с жидким сплавом находятся аустенит и графит, зависит от его содержания. Чем больше содержание кремния, тем шире эвтектический интервал температур. Таким образом, кремний способствует процессу графитизации, действуя в том же направлении, что и замедление скорости охлаждения. Изменяя, с одной стороны, содержание в чугуне углерода и кремния, а с другой — скорость охлаждения, можно получить различную структуру металлической основы чугуна. Сера и марганец являются вредными технологическими примесями, содержание которых в чугунах ограничивают. Сера ухудшает механические и литейные свойства - сера, и марганец препятствуют графитизации. Фосфор не влияет на графитизацию, а при повышенном до 0, Самым распространенным видом термообработки чугунов является отжиг отливок при Нормализация чугуна проводится для аустенизации ферритной и ферритно-перлитной матриц и последующего перлитного превращения, что обеспечивает упрочнение. Закалку чугуна на мартенсит с нагревом до Классификацию чугунов проводят по виду и форме углеродосодержащей структурной составляющей, то есть по наличию и форме графита. По виду структурной составляющей выделяют чугуны без графита — белые чугуны, в которых практически весь углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита. Структура половинчатого чугуна — перлит, ледебурит и пластинчатый графит. Чугуны с графитом в зависимости от формы последнего разделяют на серые, ковкие и высокопрочные. Серыми называют чугуны, в структуре которых графит имеет пластинчатую форму. В ковких чугунах графит имеет хлопьевидную форму, в высокопрочных чугунах - шаровидную. К числу высокопрочных относят также чугуны с графитом вермикулярной греч. Для увеличения износостойкости белые чугуны легируют хромом, ванадием, молибденом и другими карбидообразующими элементами. Разновидностью белых чугунов является отбеленные чугуны. Поверхностные слои изделий из таких чугунов имеют структуру белого или половинчатого чугуна, а сердцевина - серого чугуна. Отбел на некоторую глубину Для снятия структурных напряжений, которые могут привести к образованию трещин, отливки подвергают нагреву при Высокая износостойкость отбеленных чугунов обусловлена твердостью поверхности, достигающей Из отбеленного чугуна изготовляют прокатные валки листовых станов, колеса, шары для мельниц и другие изделия. Причем, чем больше углерода и кремния в сплаве и чем ниже скорость его охлаждения, тем выше вероятность кристаллизации по этой диаграмме с образованием графитной эвтектики. При низком содержании углерода и кремния чугун модифицируют небольшими дозами некоторых элементов например, алюминий, кальций, церий. Металлическая основа серых чугунов формируется из аустенита при эвтектоидном распаде и может быть перлитной, ферритной и ферритно-перлитной. Образование перлита происходит легко, в сравнительно короткий промежуток времени. Для получения ферритного белого чугуна используют изотермическую выдержку при Механические свойства серых чугунов зависят от свойств металлической основы и, главным образом, от количества, формы и размеров графитных включений. Перлитная основа обеспечивает наибольшие значения показателей прочности и износостойкости. Чугун СЧ10 — ферритный; СЧ15, СЧ18, СЧ20 — ферритно-перлитные чугуны, начиная с СЧ25 — перлитные чугуны. Серые чугуны обладают высокими литейными качествами жидкотекучесть, малая усадка, незначительный пригар металла к форме и др. Процесс графитообразования облегчается при модифицировании например, алюминием и бором. Чугун, полученный таким образом, называется модифицированным. На второй стадии графитизирущего отжига при температуре эвтектоидного превращения формируется металлическая основа ковкого чугуна. В зависимости от режимов охлаждения ковкие чугуны могут иметь перлитную непрерывное охлаждение , ферритную очень медленное охлаждение в интервале Для получения в модифицированном ковком чугуне перлитной основы рекомендуется увеличивать содержание марганца, хрома и некоторых других элементов, которые повышают устойчивость цементита к распаду на феррит и пластинчатый графит в области температур эвтектоидного превращения. Ковкие чугуны с перлитной металлической основой обладают высокими твердостью Существенными недостатками графитизирующего отжига чугунов является длительность Ковкие чугуны, обладая высокими пластическими свойствами, находят применение при изготовлении разнообразных тонкостенных до 50 мм деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках, — фланцы, муфты, картеры, ступицы и др. Масса этих деталей—от нескольких граммов до нескольких тонн. Для повышения твердости, износостойкости и прочности изделий из ковкого чугуна иногда применяют нормализацию или закалку. Закалка с последующим высоким отпуском позволяет получить структуру зернистого перлита. Ковкие чугуны согласно ГОСТ —79 маркируются двумя буквами КЧ — ковкий чугун и двумя группами цифр. Первые две цифры в обозначении марки соответствуют минимальному пределу прочности при растяжении, цифры после тире — относительному удлинению при растяжении. Чугуны марок КЧЗО—6, КЧЗЗ—8, КЧ35—10, КЧ37—12, имеющие повышенное значение удлинения при растяжении, относятся к ферритным, а марок КЧ45—7, КЧ50—5, КЧ55—4, КЧ60—3, КЧ65—3, КЧ70—2, КЧ80—1. Шаровидный графит, имеющий минимальную поверхность при данном объеме, значительно меньше ослабляет металлическую основу, чем пластинчатый графит, и не является активным концентратором напряжений. ВЧ35, ВЧ40, ВЧ45 — ферритные чугуны; ВЧ50, ВЧ60, ВЧ70, ВЧ80, ВЧ —перлитные чугуны. Высокопрочные чугуны обладают хорошими литейными и потребительскими свойствами обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации, высокая износостоикость и др. Для повышения механических свойств пластичности и вязкости и снятия внутренних напряжений отливки подвергают термической обработке отжигу, нормализации, закалке и отпуску. Рекомендуется подвергать чугунные изделия объемной закалке. Образование мелкоигольчатого мартенсита в закаленном поверхностном слое изделий повышает их износостоикость в три и более раз. К износостойким половинчатым чугунам относится, например, серый чугун марки ИЧНХ2, легированный никелем и хромом, а также чугуны ИЧХНТ, ИЧН1МШ с шаровидным графитом. Из этих чугунов отливают детали двигателей внутреннего сгорания крышки и днища цилиндров, головки поршней и др. Антифрикционными чугунами являются серые и высокопрочные чугуны специальных марок. Некоторое применение нашли также ковкие антифрикционные ферритно-перлитные чугуны -АЧК-1 и АЧК Антифрикционные серые чугуны — перлитные чугуны АЧС-1 и АЧС-2 и перлитно-ферритный чугун АЧС Эти чугуны обладают низким коэффициентом трения, зависящим от соотношения феррита и перлита в основе, а также от количества и формы графита. В перлитных чугунах высокая износостойкость обеспечивается металлической основой, состоящей из тонкого перлита и равномерно распределенной фосфорной эвтектики при наличии изолированных выделений пластинчатого графита. Антифрикционные серые чугуны применяют для изготовления подшипников скольжения, втулок и других деталей, работающих при трении о металл, чаще в присутствии смазочного материала. Детали, работающие в паре с закаленными или нормализованными стальными валами, изготавливают из чугунов АЧС-1 и АЧС-2, а для работы в паре с термически необработанными валами применяют чугун АЧС АЧВ-1 используется для работы в узлах трения с повышенными окружными скоростями в паре с закаленным или нормализованным валом. Главное достоинство антифрикционных чугунов по сравнению с баббитами и антифрикционными бронзами — низкая стоимость, а основной недостаток — плохая прирабатываемость, что требует точного сопряжения трущихся поверхностей. Парфеновская, Технология термической обработки металлов, Машиностроение, М. Новиков, Теория термической обработки металлов, Металлургия, М. Ржевская, Материаловедение, 3-е изд. Низкотемпературный отжиг Чтобы снять внутренние напряжения и стабилизировать размеры чугунных отливок из серого чугуна, применяют естественное старение или низкотемпературный отжиг. При этой температуре их выдерживают 2—5 час. Естественное старение Отливка после полного охлаждения претерпевает длительное вылеживание — от 3—5 месяцев до нескольких лет. Естественное старение применяют в том случае, когда нет нужного оборудования для отжига. Этот способ в настоящее время почти не применяют, а производят главным образом низкотемпературный отжиг. Графитизирующий отжиг При отливке изделий возможен частичный отбел серого чугуна с поверхности или даже по всему сечению. Как вариант Графитизирующий отжиг применяют также для устранения отбела отливок из серого чугуна, возникающего в их тонких сечениях, или при литье в металлические формы, в связи с чем повышается хрупкость и резко снижается обрабатываемость. Этот процесс называют первой стадией графитизации. Нормализация Нормализации подвергают отливки простой формы и небольших сечений. Закалка деталей из серого чугуна Повысить прочностные свойства серого чугуна можно его закалкой. Азотирование Легированные серые чугуны и высокопрочные магниевые чугуны иногда подвергают азотированию. Поверхностная твердость азотированных чугунных изделий достигает НВ —; такие детали имеют высокую износоустойчивость. Отпуск Чтобы снять закалочные напряжения, после закалки производят отпуск. Чугун — сплав Fe основа с С обычно Структурная диаграмма состояния Fe — С стабильная представлена на рис. Температуры плавления чугунов значительно ниже на Углерод в чугуне может находиться в виде цементита, графита или одновременно в виде цементита и графита. Белые чугуны Белые чугуны редко используются в народном хозяйстве в качестве конструкционных материалов, так как из-за большого содержания цементита очень хрупкие и твердые, с трудом отливаются и обрабатываются инструментом. Маркировка белых чугунов не установлена. Серые чугуны Структура серого литейного чугуна состоит из металлической основы с графитом пластинчатой формы, вкрапленным в эту основу. Такая структура образуется непосредственно при кристаллизации чугуна в отливке в соответствии с диаграммой состояния системы Fe—С стабильной. Ковкие чугуны Ковкие чугуны с хлопьевидной формой графита получают из белых доэвтектических чугунов, подвергая их специальному графитизирующему отжигу. Высокопрочные чугуны Высокопрочный чугун ЧШГ — чугун с шаровидным графитом получают модифицированием жидкими присадками 0, При этом перед вводом модификаторов необходимо снизить содержание серы до 0, Рекомендуемый химический состав высокопрочного чугуна 2, Чтобы избежать образования в высокопрочных чугунах ледебурита, их подвергают графитизирующему отжигу. Продолжительность такого отжига благодаря повышенному содержанию графитизирующих элементов углерода, кремния значительно короче, чем при отжиге белого чугуна. Структура высокопрочного чугуна состоит из металлической основы феррит, перлит и включений графита шаровидной формы. Чугуны специального назначения К этой группе чугунов относятся жаростойкие ГОСТ —82 , жаропрочные и коррозионностойкие ГОСТ —76 чугуны. Сюда же можно отнести немагнитные, износостойкие и антифрикционные чугуны. Жаростойкими являются серые и высокопрочные чугуны, легированные кремнием ЧС5 и хромом 4Х28, 4Х Эти чугуны обладают жаростойкостью до Высокой термо- и жаростойкостью обладают аустенитные чугуны: К жаропрочным чугунам относятся аустенитные чугуны с шаровидным графитом ЧН19ХЗШ и ЧН11Г7Ш. Для повышения жаропрочности чугуны подвергают отжигу с последующим отпуском. После отжига легированные карбиды приобретают форму мелких округлых включений. В качестве коррозионностойких применяют чугуны, легированные кремнием ферросилиды — ЧС13, ЧС15, ЧС17 и хромом — 4Х22, 4Х28, 4Х Они обладают высокой коррозионной стойкостью в серной, азотной и ряде органических кислот. Для повышения коррозионной стойкости кремнистых чугунов их легируют молибденом 4С15М4, 4С17МЗ — антихлоры. Введение в чугун 0, Высокой коррозионной стойкостью в щелочах обладают никелевые чугуны, например аустенитный чугун 4Н15Д7. В качестве немагнитных чугунов также применяются аустенитные чугуны. Их используют в тех случаях, когда требуется минимальная потеря мощности крышки масляных выключателей, концевые коробки трансформаторов и др. К износостойким чугунам относятся половинчатые и отбеленные чугуны.
Главная Торговля Литература Марочник Форум Объявления Работа. Зарегистрироваться Запросить новый пароль. В машиностроении применяют отливки из серого, ковкого и высокопрочного чугуна. Структура указанных чугунов состоит из металлической основы аналогично стали перлит, феррит и неметаллических включений — графита. Графит обладает низкими механическими свойствами. Этот способ в настоящее время почти не применяют; производят главным образом низкотемпературный отжиг. Повысить прочность серого чугуна можно его закалкой. Твердость чугуна после закалки достигает НВ — В структуре закаленного чугуна имеются мартенсит со значительным количеством остаточного аустенита и выделения графита. Чугунные детали после такой обработки имеют высокую поверхностную твердость, вязкую сердцевину и хорошо сопротивляются ударным нагрузкам и истиранию. Легированные серые чугуны и высокопрочные магниевые чугуны иногда подвергают азотированию. Чтобы снять закалочные напряжения, после закалки производят отпуск. Для отжига на ковкий чугун применяют белый чугун примерно следующего химического состава: Процесс отжига состоит из двух стадий графитизации. Структура перлитного ковкого чугуна состоит из перлита и углерода отжига. Это дает возможность сократить время отжига закаленных отливок до 15—7 часов. Все материалы размещенные на сайте предоставляются бесплатно. КЧ 37—12 КЧ КЧ КЧ
Статья 185 про административные правонарушения
Где дешевле закупать продукты
Что нужно сделать чтобы понравиться мужчине
Гипермаркет магнит сызрань каталог
Меню на 1800 калорий в день