Влияние термической обработки

 

Повысить механические свойства и износостойкость чугуна можно путем термической обработки. Высокая абразивная износостойкость белых чугунов обеспечивается толь­ко при мартенситной и мартенситно-аустенитной структуре основы. Наличие в структуре основы даже небольшого количества мягких продуктов распада аустенита резко снижает износостойкость чугуна.

Получить мартенситную структуру метал­лической основы благополучно в литом состоянии возможно лишь при легировании чугуна большими количествами никеля (более 3,5 %) и при небольших массах и толщинах отливок.

Для гарантированного получения мартенситной и мартенсито-аустенитной структуры износостойкие чугуны подвергают закалке.

Температура закалки белого износостойкого чугуна данного состава опре­деляет однородность и легированность твердого раствора. Повышение температуры закалки и увеличение времени выдержки способствуют раст­ворению в аустените углерода и легирующих элементов. При этом возрас­тает устойчивость аустенита в перлитной области, но одновременно снижа­ется температура мартенситного превращения. Влияние повышения тем­пературы закалки можно уподобить одновременному дополнительному комплексному легированию износостойкого чугуна всеми элементами, входящими в состав карбидов этого чугуна. Соответственно повышение температуры закалки сопровождается, как правило, увеличением прокаливаемости, но максимальная твердость при этом может понижаться, так как растет коли­чество остаточного аустенита.

Температурой нагрева под закалку хромистых чугунов можно, существенно не изменяя количества карбидной фазы, регулировать химический и фазовый состав металлической основы.

Выбор температуры закалки определяется началом снижения твер­дости из-за резкого увеличения количества остаточного аустенита. Повы­шение температуры закалки до этих значений полезно, поскольку оно га­рантирует отсутствие продуктов перлитного распада в более широком диапазоне толщин отливок, чем при низкой температуре закалки.

Важна при термической обработке не только температура закалки, но скорость нагрева и среда охлаждения.

Допустимая скорость нагрева определяется химическим составом чугуна, массой, конфигурацией, толщиной стенки отливки, типом литейной формы и другими факторами, определяющими уровень остаточных напряжений в отливках.

Учитывая, что износостойкие белые чугуны имеют низкую теплопроводность и склонны к образованию трещин при высоких скоростях охлаждения, термическая обработка их предусматривает обычно охлаждение от температуры аустенизации на спокойном воздухе.

Структура матрицы чугуна после закалки зависит от устойчивости аустенита в интервале температур Ас1- Мн.

Заключительный операцией термической обработки белых износостойких чугунов является отпуск. Его назначение - снять внутренние напряжения в отливке, образовавшиеся при литье или закалке в результате неравномер­ного охлаждения массивных и тонкостенных участков изделия, а также вследствие фазовых превращений при охлаждении.

Таким образом, выбирая режим термической обработки можно управлять структурой чугуна, а через нее механическими свойствами и износостойкостью.