Технология закалки и отпуска отливок из высокопрочного чугуна
Аустенизация является первым этапом закалки отливок из ковкого чугуна. Температура аустенизации составляет 860-880 °C, а время выдержки составляет 1 час для каждой отливки толщиной 25 мм, что соответствует времени нормализации и отжига. После завершения изоляции она быстро охлаждается в потоке воздуха. После закалки отливки необходимо вовремя отпустить, чтобы снизить напряжение закалки и улучшить пластическую вязкость заготовки.
Отливка должна иметь правильную исходную структуру матрицы перед закалкой. Самое главное, чтобы в матрице не было слишком много эвтектики карбидов и фосфора. Если карбиды не растворяются полностью при температуре закалки, то граница раздела карбидов и аустенита обычно является местом, где происходит зарождение трещины. Наличие этих карбидов значительно увеличивает вероятность образования закалочных трещин. Перед закалкой отливки, содержащие карбиды, должны быть нагреты до высокотемпературного графитизационного отжига или температуры нормализации, а также тепловой консервации для удаления карбидов. Наиболее подходящей матрицей для закаленных отливок является мелкая и однородная эвтектическая структура с перлитом в качестве основного компонента. Такая микроструктура легко поддается аустенизации, и получается однородная закаленная структура.
Твердость чугуна с шаровидным графитом связана с содержанием углерода в аустените. Таблица 8-4 показывает зависимость между температурой аустенизации и содержанием углерода в отливках из ковкого чугуна с содержанием углерода 3,32%, кремния 2,52% и марганца 0,29%.
Повышение температуры аустенизации увеличит содержание углерода в аустените, и после закалки появится больше остаточного аустенита, что приведет к укрупнению мартенсита и снижению закалочной твердости. Если выбрать более низкую температуру закалки, содержание углерода в аустените можно будет поддерживать на более низком уровне. После закалки можно получить тонкий игольчатый мартенсит, но из-за неполной аустенизации закалочная твердость не может быть достигнута. Из-за совместного воздействия высокоуглеродистого мартенсита и остаточного аустенита максимальная закалочная твердость проявляется при разных температурах нагрева.
Кроме того, для того, чтобы исключить большую часть возможного существования феррита и заставить аустенит получить соответствующее содержание углерода, температура закалки составляет 25 ° – 40 °C выше верхнего предела эвтектоидного превращения.
Диапазон эвтектоидной температуры чугуна с шаровидным графитом изменяется под действием кремния. Поэтому температура закалки отливок из ковкого чугуна зависит от содержания кремния в отливках. Верхний предел температуры эвтектоидного превращения составляет 835-845 °C, когда содержание кремния находится на верхнем пределе обычного содержания. Поэтому температура закалки может быть выбрана как 860 ° 880 °C, а когда содержание кремния меньше 2%, температура закалки может быть снижена до 840 ° 860 °C. Твердость закалки чугуна с шаровидным графитом может достигать 60-62 (HRC).
При закалке следует учитывать влияние некоторых легирующих элементов на критическую точку эвтектоидного превращения ковкого чугуна.
Отливку необходимо вовремя отпустить после закалки. Снижается напряжение закалки, повышается ударная вязкость отливок и улучшаются механические свойства материалов. Стабильность отпуска ковкого чугуна высокая, поэтому температура и время отпуска ковкого чугуна должны превышать сталь.
Для снижения напряжения фазового превращения и температуры хрупкого отпуска 150-260 °C вводится 2-3-часовое воздушное охлаждение (также воздушное и масляное). После отпуска матрица представляет собой отпущенный мартенсит и остаточный аустенит — твердость HRC50 или около того. Температура низкотемпературного отпуска не должна превышать 250 °C. Избегать отпускной хрупкости отливок.
Требуется, чтобы отливки из ковкого чугуна с хорошей прочностью и вязкостью могли быть отпущены при температуре 350 ° 400 °C для получения отпущенного мартенсита и остаточного аустенита. Этот тип отпуска известен как высокотемпературный отпуск или закалка и отпуск. После отпуска отливка может получить высокую прочность и высокую вязкость, соответствующие ей. Это распространенный метод термической обработки для ковкого чугуна с хорошими комплексными механическими свойствами.
Влияние температуры отпуска на механические свойства высокопрочного чугуна re-MG после закалки в масле при 880 °C показано на рис. 8.7. Составы отливок: C 3,53, Si 2,05%, mn 0,75%.
Закалку можно применять для отливок из ковкого чугуна.