Особенности термической обработки - раздел Геология, Курс лекций по специальным чугунам Область применения отливок из специальных чугунов охватывает практически все отрасли экономики – добычу и обогащение полезных ископаемых
Высокая Эффективность Термической Обработки Применительно К О...
Высокая эффективность термической обработки применительно к отливкам из легированных специальных чугунов делает её неотъемлемой частью всего технологического цикла изготовления изделий. Улучшение, нормализация, изотермическая закалка занимают преобладающее место среди других видов термической обработки легированных чугунов.
Основными параметрами указанных видов термической обработки являются температура аустенизации, продолжительность выдержки и условия охлаждения.
Легирующие элементы, входящие в состав чугуна, изменяют положение критических точек. Это вносит коррективы для назначения режима термической обработки.
Положение критических точек чугунов зависит как от их химического состава, так и от исходной микроструктуры отливок (табл. 1.6). Для чугунов регулятором литой структуры являются не только условия охлаждения отливок, но и содержание в них основных и легирующих элементов. Кроме того, на критический интервал фазообразования чугуна одного и того же состава существенное влияние оказывает соотношение в литой структуре феррита и перлита.
При промышленных условиях нагрева (скорость нагрева менее 200 °C/ч) увеличение в исходной структуре чугуна ферритной составляющей приводит к повышению температуры точек ии расширению критического интервала (рис. 1.9).
Поэтому относительно кратковременные выдержки, принятые оптимальными в производственных условиях ( исходя из условий производительности) при температурах аустенизации (2-3 часа), не позволяет достигнуть фазового и концентрационного равновесия в чугунах с различной исходной структурой. Причиной этого является снижение скорости науглероживания аустенита при переходе в него углерода из графита, а также вследствие образования зазора между графитом и твёрдым раствором. При одном и том же химическом составе увеличение доли феррита в исходной структуре чугунов является свидетельством роста количества высокоуглеродистой фазы в виде графита. Особенно это важно для чугунов, легированных элементами – графитизаторами (Al, Si, Ni, Cu).
Таблица 1.6
Влияние легирующих элементов на положение критических точек диаграммы Fe-C
Элементы в количестве 1,0 %
Критические точки диаграммы Fe-C
C и C’
E и E’
S и S’
Δt, °C
ΔC, %
Δt, °C
ΔC, %
Δt, °C
ΔC, %
Al
+8
-0,1
+8
+0,08
+10
-0,02
Si
+5
-0,3
+5
-0,1
+20-30
0,1-0,15
Mn
-2
-0,015
-2
-
-20
0,05
P
-35
-0,3
-35
-0,1
+
+
S
Ni
+
-0,04
+
-0,05
-30
-0,08
Cr
+4
-0,07
+4
-0,05
+8
-0,05
Cu
-10
-
Δt и ΔC – изменения температуры и содержания C.
Рис. 1.9. Влияние соотношения феррита и перлита в структуре чугуна на положение критических точек при нагреве (скорость нагрева 200 °C/ч)
Таким образом, условия нагрева отливок должны регулироваться так, чтобы сопутствующие главной цели процессы вторичной графитизации были сведены к минимуму. В известной степени это достигается загрузкой отливок в нагревательные печи, имеющие температуру в рабочем пространстве, близкую к заданной. Но при этом есть опасность появления термических трещин за счёт фазовых превращений, особенно для отливок из средне- и высоколегированных чугунов. Например, при термической обработке отливок из высокохромистых чугунов (Cr ≥ 8 %) посадка их в печь должна происходить при температуре не выше 300-400 °C. При более высокой температуре могут появиться трещины.
Длительная выдержка при аустенизации обеспечивает не только выравнивание температуры по сечению отливки, но и характеризует достижение фазового равновесия. В течение этого времени происходит гомогенизация твёрдого раствора по содержанию в нём различных элементов (но не полная). Однако, даже после 20-30 ч выдержки можно обнаружить неоднородность аустенита. Особенно это характерно для чугунов, легированных Si, Al, Cr, Mn. По возрастающей способности к неоднородности аустенита элементы можно расположить в следующий ряд:
Ni → Cu → Mn → Cr → Si → Nb → Al.
Условия охлаждения отливок с температур аустенизации подбираются при термической обработке в соответствии с требованиями к их микроструктуре и свойствам. Важное значение при этом имеют диаграммы изотермического распада переохлаждённого аустенита легированных чугунов. В общем случае С-образные кривые серых чугунов свидетельствуют о наличии двух минимумов устойчивости аустенита при 600 - 650 и 350 - 400 °C (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Диаграмма изотермического превращения аустенита в доэвтектическом сером чугуне: 1 – начало распада, 2 – конец распада
Максимум устойчивости аустенита находится при 450 - 500 °C и характеризуется большой длительностью инкубационного периода. Примерно при этих же температурах изотермическое превращение аустенита имеет склонность к затуханию при достижении определённой степени распада (зона особой устойчивости аустенита). Эти характерные особенности С-образной кривой серого чугуна являются отражением влияния повышенных концентраций Si, Mn, S, P.
Положение кривых на С-образной диаграмме определяется как исходной микроструктурой чугуна, так и его химическим составом. Так, крупные включения графита и наличие в исходной структуре больших количеств феррита не позволяет при температурах закалки достигнуть необходимого насыщения (до 0,6-0,7 % C) аустенита углеродом. В результате этого аустенит оказывается менее устойчивым и начало его распада в изотермических условиях сдвигается влево, т. е. в сторону меньших значений инкубационного периода (рис. 1.11). При проведении же закалки в целях улучшения прокаливаемости необходимо стремиться к повышению устойчивости аустенита.
Рис. 1.11. Диаграмма изотермического превращения аустенита в чугуне с шаровидным графитом: 1 - перлитный , 2 - ферритный чугун
На кинетику изотермического превращения аустенита в чугунах сильное влияние оказывают легирующие элементы Mn, Cr, Ni, Mo, V, Ti, Al, Cu, Mg, W и др. Причём как в отдельности, так и при комплексном легировании. Практически все элементы приводят к увеличению устойчивости аустенита и смещают С-образные кривые его распада вправо. Под влиянием легирующих элементов
расширяется температурный интервал, внутри которого наблюдается затухание изотермического распада аустенита (рис. 1.12).
Рис. 1.12. Влияние Mo, Cu, Ni на диаграмму изотермического распада аустенита
Поэтому легирование чугунов даже небольшими количествами Mn, Ni, Cr, Mo, Cu, V приводит к резкому повышению их прокаливаемости.
Наиболее эффективными видами объёмной термической обработки легированных чугунов являются изотермическая закалка, нормализация, улучшение. Эти виды термической обработки позволяют получать вполне удовлетворительное сочетание характеристик прочности, вязкости для такого хрупкого материала, каким является чугун. Если же для отливок из легированных чугунов не предусмотрены упрочняющие виды термической обработки, то отливки необходимо подвергать отжигу для снятия литейных остаточных напряжений.
Введение... Диапазон механических и служебных свойств современных типов и марок чугунов весьма широк Серый чугун с пластин чатым...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Особенности термической обработки
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Особенности легирования
Легирование является одним из методов управления процессами образования структуры и формирования свойств чугуна. Оно позволяет измельчать первичные структурные составляющие, получат
Особенности жидкого состояния
Природа жидкого состояния является одним из наиболее сложных объектов изучения теории агрегатного состояния металлов и сплавов. Среди множества теорий жидкого состояния широкое приз
Изотермическая закалка
Изотермическая закалка заключается в последовательном проведении двух основных операций: 1) аустенизации, т. е. нагрева до температуры закалки и выдержки; 2) переохлаждения аустенита с последующим
Нормализация
Нормализация отливок из специальных чугунов заключается в нагреве до температур аустенизации, выдержки при этой температуре и спокойном охлаждении на воздухе.
При нормализации легированных
Улучшение
Улучшение отливок из легированных чугунов представляет собой сочетание полной закалки с высоким отпуском.
В практике термической обработки легированных чугунов улучшение ис
Процессы коррозии в чугуне
Причиной повышенной коррозии отливок из чугуна является образование гальванических пар из его структурных составляющих при контакте с агрессивной средой. При этом графит играет роль
Влияние химического состава на коррозионную стойкость
Хром относится к самопассивирующимся металлам. При механическом повреждении пассивной плёнки оксидов хрома она легко самопроизвольно восстанавливается. Пассивность хромистых чугунов
Влияние химического состава на структуру и свойства
В системе сплавов Fe – Si образуются следующие фазы:
- γ-фаза – твёрдый раствор кремния в γ- железе (максимальная растворимость кремния в γ- железе достигает 2,15 %);
Общая характеристика
Обычные низколегированные серый, ковкий, высокопрочный чугуны при нагреве в окислительной среде корродируют, а в результате графитизации увеличивают объем.
Специальные жар
Формирование структуры
Сплавы железа с алюминием, содержащие до 36 % Аl, образуют непрерывный ряд твердых растворов.
В системе Fe – Аl - С образуются углеродсодержащие фазы: графит, Fe3AlC
Влияние хрома на жаростойкость чугунов
Легирование чугуна малыми добавками хрома (до 4 % Cr) повышает устойчивость эвтектического цементита при нагреве и уменьшает рост чугуна. Повышение окалиностойкости низкохромистых ч
Влияние кремния на структуру и свойства чугунов
При содержании 5,6 % Si чугун практически имеет однофазную ферритную матрицу и поэтому отличается высокой ростоустойчивостью. Окалиностойкость кремнистого чугуна связана с образован
Отливки из комплексно-легированных жаростойких чугунов
Кроме стандартных марок жаростойких чугунов для изготовления жаростойких отливок часто используют комплексно-легированные белые хромистые чугуны, которые одновременно являются жароп
Процессы абразивного изнашивания
Реальным условиям работы оборудования и инструмента при абразивном изнашивании соответствуют различные схемы внешнего силового нагружения. Все эти схемы можно систематизировать п
Влияние химического состава на свойства чугунов
Кремний в износостойких чугунах можно рассматривать как легирующий элемент, распределяющийся при кристаллизации между аустенитом и эвтектическим расплавом. Кремний повыша
Влияние структуры на износостойкость
Одним из важнейших факторов, определяющих сопротивление металлических сплавов изнашиванию, является их структурное состояние, а также свойства, взаимное расположение, количественно
Влияние карбидной фазы
Тип и морфология. В чугунах, содержащих до 7 % Сr, образуется легированный хромом цементит (Fe,Cr)3C. Хотя по мере увеличения содержания хрома в чугуне до 7 % микротвердость карб
Влияние металлической основы
Высокая износостойкость определяется также металлической основой, в которой закреплены карбиды.
В настоящее время нет единого мнения, какой должна быть металлическая матриц
Влияние термической обработки
Повысить механические свойства и износостойкость чугуна можно путем термической обработки. Высокая абразивная износостойкость белых чугунов обеспечивается только при мартенситной и
Комплексно-легированные белые износостойкие чугуны
Наибольшей износостойкостью обладают чугуны, соответствующие принципу Шарпи, требующему полной инверсии расположения фаз, т. е. чтобы наиболее твердые структурные составляющие залегали в виде изоли
Общая характеристика
Антифрикционные сплавы, предназначенные для применения в узлах трения со смазкой, должны обеспечивать нормальную работу трущихся деталей как в период приработки, так и при последующей эксплуатации,
Применение
Валки с отбеленным рабочим слоем ЛП и ЛПМ. Эти валки имеют рабочий слой из белого чугуна, переходный слой, состоящий из половинчатого чугуна, и сердцевину из серого чугуна.
Особенности плавки и заливки форм
Плавка чугуна осуществляется при высоких температурах и сопровождается сложными физико-химическими процессами взаимодействия расплава, флюсов, шлаков, печных и атмосферных газов, фу
Литейные свойства специальных чугунов
Жидкотекучесть высокохромистых белых чугунов при оптимальных температурах заливки не уступает жидкотекучести обычного серого чугуна.
Линейная усадка белых чугунов составляет 1,8 - 2,2 %,
Механическая обработка отливок
Механическая обработка отливок из специальных чугунов очень трудоемкая операция. Наиболее трудно обрабатываются отливки из белых износостойких чугунов.
Обрабатываемость бел
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов