Высокопрочный чугун получают модифицированием жидкими присадками (0,1...0,5 °о магния от массы обрабатываемой порции чугуна, 0,2...0,3 °о церия, иттрия и некоторых других элементов). При этом перед вводом модификаторов необходимо снизить содержание серы до 0,02...0,03 %.
Структура высокопрочного чугуна состоит из металлической основы (феррит, перлит) и включений графита шаровидной формы. Шаровидный графит, имеющий минимальную поверхность при данном объеме, значительно меньше ослабляет металлическую основу, чем пластинчатый графит, и не является активным концентратором напряжений.
Наиболее часто применяется для изготовления изделий ответственного назначения в машиностроении, а также для производства высокопрочных труб (водоснабжение, водоотведение, газо-, нефте-проводы). Изделия и трубы из Высокопрочного чугуна отличаются высокой прочностью, долговечностью, высокими эксплуатационными свойствами.
Термическая обработка- это процесс заключается в нагреве сплава до определенной температуры,выдержки при этой температуре и охлаждением. На процесс термической обработки влияет время нагрева, время охдаждения,скорость нагрева,скорость охлаждениЯ и время выдержки.
Цель термообработки-повысить прочность, изменить структуру сплава,понизить твердость перед механ.обработкой, снять внутреннее напряжение.
Виды термообработки:
-Отжиг -нагрев до определ.температуры,выдержка при этой темп. И охлаждение вместе с печью.
Отжиг 1ого рода-не связан с фазовым превращением
Отжиг 2ого рода-связан с фазовым превращением.
Гомогенизационный - применяют для выравнивания химич.неоднородности сплава за счет диффузии.
В результате отжига структура стали становится однородной.
Сталь нагревается до темп.1200,выдерживают-8-15 часов и медленно охлаждают,процесс длится 80-100ч.
Превращения в стали при нагреве. Нагрев стали при термической обработке используют для получения аустенита. Структура доэвтектоидной стали при нагреве ее до критической точки Ас1, состоит из зерен перлита и феррита. В точке Ас1, происходит превращение перлита в мелкозернистый аустенит. При дальнейшем нагреве отточки Ас1, до Ас3, избыточный феррит растворяется в аустените, и в точке Ас3,(линия GS) превращения заканчиваются. Выше точки Ас3, структура стали состоит из аустенита.
Таким же образом происходят превращения при нагреве заэвтектоидной стали, но с той л ишь разницей, что при дальнейшем повышении температуры от точки Ас1, до точки Acm в аустените начинает растворяться избыточный цементит (вторичный). Выше точки Acm (линия SE) структура состоит только из аустенита. Вновь образовавшийся аустенит неоднороден даже в объеме одного зерна. В тех местах, где раньше были пластинки цементита, содержание углерода значительно больше, чем в тех местах, где находились пластинки феррита.
Превращения в стали при охлаждении. Аустенит является устойчивым только при температуре выше 727°С (точка Ar1,). При охлаждении стали, предварительно нагретой до аустенитного состояния (ниже точки Ar1), аустенит становится неустойчивым — начинается его превращение. Такое превращение может начаться только лишь при некотором переохлаждении аустенита. Для случая эвтектоидной углеродистой стали аустенит превратится в перлит, т.е. в механическую смесь феррита и цементита. При этом, с одной стороны, чем ниже температура превращения, тем больше переохлаждение и тем быстрее будет происходить превращение аустенита в перлит. С другой стороны, это превращение сопровождается диффузионным перераспределением углерода, и чем ниже температура переохлаждения, тем медленнее протекает процесс диффузии, что, в свою очередь, замедляет превращение аустенита в перлит. Такое противоположное действие обоих названных факторов (переохлаждения и диффузии) приводит к тому, что вначале с увеличением переохлаждения скорость превращения возрастает, достигая при определенной величине переохлаждения максимума, а затем убывает.
Процесс превращения аустенита в перлит экспериментально проводят при постоянной температуре, т.е. в изотермических условиях. Для этого образцы из стали нагревают до температуры, при которой ее структура состоит из однородного аустенита, а затем быстро переносят в термостаты с заданной температурой.
Превращение аустенита при постоянной температуре обобщается и изображается наглядно в виде диаграммы изотермического превращения. Эта диаграмма строится на основе исследований при постоянных температурах (700, 650, 550°С и т.д.). По горизонтальной оси диаграммы наносят время в логарифмической шкале: 1, 10, 100, 1000, 10000 и 100000 с. Это дает возможность проследить превращения, протекающие за промежуток от долей секунды до суток и более.
Нормализация- вид термической обработки стали, заключающийся в нагреве её выше верхней критической точки, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении на спокойном воздухе. Цель Нормализации- предание металлу однородной мелкозернистой структуры (не достигнутой при предыдущих процессах — литье, ковке или прокатке) и как следствие — повышение его механических свойств (пластичности и ударной вязкости).При нормализации низко- и среднеуглеродистой стали происходит распад Аустенита с образованием смеси Феррита с Перлитом или Сорбитом.
Закалка стали.
Закалка-термическая обработка материалов, заключающаяся в их нагреве и последующем быстром охлаждении с целью фиксации высокотемпературного состояния материала или предотвращения (подавления) нежелательных процессов, происходящих при его медленном охлаждении.
Способы закалки:
1. закалка в одном охладителе-применяют для закалки не сложных деталей из углеродистых и легированной стали.
-углеродистые-охлаждают в воде
-легированные- в масле
2. закалка в 2ух охладителях-сначало охлаждают в воде до 300-400,затем в масле
3. изотермическая закалка-сначало охдаждают в какой-либо закаленной среде,затем на воздухе.
Отпуск стали.
Отпуск -нагрев закаленной стали ниже АС1,выдержка при этой темп. И охлаждение с определенной скоростью.
Цель: снятие внутренних напряжений,снижение твердости,повышение вязкости.
Низкий отпуск - темп.200,охлаждение в масле,применяют для режущего,измерительного инструмента и т.д.
Средний отпуск - темп.400, выдерживание и охладение в воде(резцы,пружины,штампы)
Высокий отпуск -темп.600,охлаждение на воздухе.
