Существует несколько широко используемых методов термической обработки ковкого чугуна.
В структуре высокопрочного чугуна графит имеет сферическую форму, его ослабляющее и повреждающее воздействие на матрицу слабее, чем у чешуйчатого графита. Работоспособность высокопрочного чугуна в основном зависит от структуры матрицы, а влияние графита вторично. Улучшение матричной структуры ковкого чугуна посредством различных термических обработок может в разной степени улучшить его механические свойства. Из-за влияния химического состава, скорости охлаждения, сфероидизирующего агента и других факторов в литой структуре часто появляется смешанная структура феррит+перлит+цементит+графит, особенно у тонких стенок отливки. Целью термической обработки является получение необходимой структуры и тем самым улучшение механических свойств.
Обычно используемые методы термической обработки ковкого чугуна заключаются в следующем.
(1) Температура нагрева при низкотемпературном графитизационном отжиге 720 ~ 760 ℃. Его охлаждают в печи до температуры ниже 500 ℃, а затем охлаждают на воздухе. Разложите эвтектоидный цементит, чтобы получить ковкий чугун с ферритовой матрицей для повышения ударной вязкости.
(2) Высокотемпературный графитизационный отжиг при температуре 880–930 ℃, затем перевод на 720–760 ℃ для сохранения тепла, а затем охлаждение в печи до температуры ниже 500 ℃ и охлаждение на воздухе из печи. Устранить белую структуру и получить ковкий чугун с ферритовой матрицей, что улучшает пластичность, снижает твердость и повышает ударную вязкость.
(3) Полная аустенизация и нормализация при температуре 880–930 ℃, метод охлаждения: охлаждение туманом, воздушное охлаждение или воздушное охлаждение. Чтобы уменьшить напряжение, добавьте процесс отпуска: 500 ~ 600 ℃ для получения перлита + небольшое количество феррита + графит сферической формы, что увеличивает прочность, твердость и износостойкость.
(4) Неполная аустенизация, нормализация и нагрев при температуре 820–860 ℃, метод охлаждения: охлаждение туманом, воздушное охлаждение или воздушное охлаждение. Чтобы уменьшить напряжение, добавьте процесс отпуска: 500 ~ 600 ℃ для получения перлита + небольшое количество диспергированного железа. Структура корпуса обеспечивает лучшие комплексные механические свойства.
(5) Закалка и отпуск: нагрев при температуре 840–880°C, метод охлаждения: масляное или водяное охлаждение, температура отпуска после закалки: 550–600°C, для получения закаленной структуры сорбита и улучшения комплексных механических свойств.
(6) Изотермическая закалка: нагрев при температуре 840–880 ℃ и закалка в соляной ванне при 250–350 ℃ для получения комплексных механических свойств, особенно для улучшения прочности, ударной вязкости и износостойкости.
Во время термообработки и нагрева температура отливки, поступающей в печь, обычно не превышает 350°С. Скорость нагрева зависит от размера и сложности отливки и выбирается в пределах 30~120°С/ч. Температура на входе в печь для больших и сложных деталей должна быть ниже, а скорость нагрева должна быть медленнее. Температура нагрева зависит от структуры матрицы и химического состава. Время выдержки зависит от толщины стенок отливки.
Кроме того, отливки из ковкого чугуна также можно подвергать поверхностной закалке с использованием высокочастотной, среднечастотной, пламенной и других методов для получения высокой твердости, износостойкости и усталостной прочности. Его также можно обработать мягким азотированием для повышения износостойкости отливок.
1. Закалка и отпуск ковкого чугуна.
Пластичные отливки требуют более высокой твердости, чем подшипники, а чугунные детали часто подвергают закалке и отпуску при низких температурах. Процесс заключается в следующем: нагрев отливки до температуры 860–900°С, ее изоляция для аустенизации всей исходной матрицы, затем охлаждение ее в масле или расплавленной соли для достижения закалки, а затем нагрев и поддержание ее при температуре 250–350°С. °C для отпуска, исходная матрица преобразуется в огневой мартенсит и сохраняет аустенитную структуру, первоначальная сферическая форма графита остается неизменной. Обработанные отливки обладают высокой твердостью и определенной вязкостью, сохраняют смазочные свойства графита и обладают повышенной износостойкостью.
Отливки из ковкого чугуна, такие как детали валов, такие как коленчатые валы и шатуны дизельных двигателей, требуют комплексных механических свойств с высокой прочностью и хорошей ударной вязкостью. Чугунные детали должны быть закалены и отпущены. Процесс таков: чугун нагревают до температуры 860-900°С и изолируют для аустенизации матрицы, затем охлаждают в масле или расплавленной соли для достижения закалки, а затем отпускают при высокой температуре 500-600°С для получить закаленную структуру троостита. (Как правило, остается небольшое количество чистого массивного феррита), а форма исходного сферического графита остается неизменной. После обработки прочность и ударная вязкость хорошо совпадают и подходят для условий работы деталей вала.
2. Отжиг ковкого чугуна для повышения ударной вязкости.
В процессе литья из ковкого чугуна обычный серый чугун имеет большую склонность к побелению и большие внутренние напряжения. Получить чистую ферритную или перлитную матрицу для чугунных деталей сложно. Чтобы улучшить пластичность или ударную вязкость чугунных деталей, чугун часто нагревают до 900-950°C и выдерживают в тепле в течение достаточного времени для проведения высокотемпературного отжига, а затем охлаждают до 600°C и охлаждают. печи. В ходе процесса цементит в матрице разлагается на графит, а графит выделяется из аустенита. Эти графиты собираются вокруг исходного сферического графита, и матрица полностью превращается в феррит.
Если литая структура состоит из матрицы (феррит + перлит) и сферического графита, то для повышения ударной вязкости цементит в перлите необходимо только разложить и превратить в феррит и сферический графит. Для этого чугунную деталь необходимо повторно нагреть. После изоляции вверх и вниз до эвтектоидной температуры 700-760 ℃ печь охлаждается до 600 ℃, а затем охлаждается из печи.
3. Нормализация для повышения прочности ковкого чугуна.
Целью нормализации ковкого чугуна является преобразование матричной структуры в тонкую перлитную структуру. Процесс заключается в повторном нагреве отливки из ковкого чугуна с матрицей из феррита и перлита до температуры 850-900°С. Исходные феррит и перлит превращаются в аустенит, а часть сферического графита растворяется в аустените. После термоконсервации охлажденный на воздухе аустенит превращается в мелкодисперсный перлит, благодаря чему прочность пластичной отливки увеличивается.
Время публикации: 08 мая 2024 г.
