У цехйх із масовим випуском виливків з углеродистой і низьколегованих сталей найпоширенішою термообробкою є нормалізація

Якщо термообробку виливків проводять у ящиках зі стружкою ( при окисному середовищі в печі), те такою обробкою звичайно є відпал або процес, середній між нормалізацією й відпалом, тому що важко забезпечити необхідну швидкість охолодження виливків у ящику, не розкриваючи його.

Розрізняють три основні види відпала.

1.

Неповний відпал, при якому метал нагрівають лише до температури, трохи вище крапки Ас

. Такий відпал змінює структуру перліту, але ферритная (цементитная) складова при цьому не перетерплює зміни

2.

Повний відпал, при якому температура на 20—40 °С вище крапки Ас

. При цьому досягається повна аустенизация структури, тобто повна структурна перекристалізація

3.

Гомогенізація (дифузійний відпал), при якій виливок нагрівають до температури значно вище критичного інтервалу Ас

-Ас

. Ціль відпала — вирівнювання сполуки шляхом дифузії

Температуру нагрівання при відпале углеродистих сталей вибирають по діаграмі залізо — вуглець, а для легованих сталей — положенням крапки Ас

, певної експериментально.

Однак якщо після нагрівання високолегованих сталей вище Ас

охолодження проводити повільно, те надлишкова карбідна фаза (вторинний цементит) випадає у вигляді сітки. Така структура має низьку в`язкість і незадовільна майже у всіх випадках. Тому заєвтектоидние стали відпалают при температурі вище Aci, тобто їм дають неповний відпал.

Необхідність повного відпала доєвтектоидной стали обумовлює вимога проведення фазової перекристалізації всієї структури. Грубозерниста структура литий стали переходить у дрібнозернисту, що приводить до істотного поліпшення механічних властивостей. Охолодження після відпала повинне бути повільним, щоб забезпечити перекристалізацію при невеликому переохолодженні аустеніту нижче рівноважної температури Ас

. Звичайно углеродистие стали прохолоджують зі швидкістю 200 °С/год; для низьколегованих

сталей швидкість повинна бути знижена до 100 °С/год; для високолегованих — до 50 °С/ч.

У результаті відпала виходить структура: у доєвтектоидной стали феррит + перліт; в євтектоидной — перліт, у заєвтектоид-ний — цементит + перліт

а.--.

Чим вище швидкість охолодження, тим більше в структурі буде перліту й тем значніше цей перліт буде відрізнятися по змісту вуглецю від євтектоидного (0,8 % З). Одночасно більший ступінь переохолодження веде до одержання великої дисперсності перліту

Дуже повільне охолодження приводить іноді до незадовільних результатів. У доєвтектоидних среднеуглеродистих сталях при цьому утворюються великі включення феррита; така структура погано гомогенизируется при нагріванні під загартування, у місцях колишніх залягань феррита аустеніт містить мало вуглецю, і в загартованій сталі утворюються м`які зони

Нормалізація — окремий випадок відпала. При нормалізації сталь нагрівають до температури на 30—50 °С вище крапки Ас

, але іноді й на 100—150 °С вище. Це так звана висока нормалі*-зация. Виливка після витримки прохолоджують на повітрі. Аустеніт розпадається при трохи більшому ступені переохолодження, чому при відпале, і тому утворюються структури більш тонкого перліту. Нормалізацію застосовують для углеродистих і низьколегованих сталей, тому що охолодження на повітрі середньо- і високолегованих сталей приводить до часткової або повному загартуванню й у структурі з`являється мартенсит

Чим більше аустеніт у сталі здатний до переохолодження, тим більше відмінність між відпаленим і нормалізованим станом. Це відбувається при збільшенні в сталі вуглецю, що в першу чергу позначається на зміні твердості в різних углеродистих сталях (табл. 8.1).

.

Таблиця 8.1.

Твердість НВ углеродистих сталей у відпаленому й нормалізованому станах

Для низьковуглецевих нелегованих сталей нормалізацію завжди слід зволіти відпалу, тому що при нормалізації структура виходить краще й механічні властивості (пластичність,.

ударна в`язкість) вище. Крім того, нормалізація проходить швидше й вона економічно вигідніше (термічна піч не зайнята в період охолодження).

Для середньо- і особливо високоуглеродистих сталей відмінність в одержуваних властивостях досить великі, і тому питання про заміну відпала нормалізацією повинен вирішуватися конкретно в кожному випадку. При нормальному змісті хрому й марганцю в среднеуглеродистой стали одержувана після нормалізації підвищена твердість не впливає помітно на оброблюваність і інші технологічні властивості, тому для сталей зі змістом 0,3-0,5 % З доцільно також замінити відпал нормалізацією. Тривалість нагрівання й витримки при температурі відпала або нормалізації визначається часом, необхідним для наскрізного прогріву всього виливка й для завершення структурних перетворень. При відпале температура нагрівання незначно вище крапки Ас

і перетворення протікають повільно. Крім того, через грубу литому структури також потрібне збільшення витримки. Тривалість витримки при відпале більше, чим при нормалізації. Неможливо назвати єдину тривалість нагрівання й витримки виливків при термообробці, тому що вона визначається термічним устаткуванням, розміром виливків і їх вихідною структурою. Можна назвати в якості орієнтовної практично розповсюджену норму, при якій тривалість нагрівання й витримки при заданій температурі в сумі становить 0,5—1 год на кожні 25 мм товщини стінки виливка

Для термообробки виливків, отриманих по виплавлюваних моделях, можна застосовувати будь-які термічні печі, описані в літературі. Незалежно від способу нагрівання (електрикою або газом) і конструкції печей (камерні, методичні, шахтні або конвеєрні) необхідно витримати умову безокисного нагрівання, тому що виливка мають невеликі припуски й чисту поверхню

Найбільше відповідають зазначеній умові печі з контрольованим середовищем, які використовують у цехах із крупносерийним і масовим виробництвом виливків. При малих масштабах виробництва доводиться застосовувати печі з окисним середовищем, у яких виливка тершобрабативают у ящиках із засипанням їх карбюризатором або чавунною стружкою

Конвеєрні електропечі для нормалізації з контрольованим середовищем мають продуктивність до 300 кг виливків у годину з регульованими шляхом зміни швидкості руху стрічки режимами термообробки. Після термообробки в таких печах поверхня виливків виходить сріблистого кольору. Якщо на виливках є окалина (окиснення верхніх рядів виливків у блоці), то вона відновлюється й на виливках утворюються плівки, що відшарувалися, відновилося заліза, які псують їхній зовнішній вигляд. У цьому випадку наступною операцією повинна бути очищення в дробеструйном барабані або ж попереднє очищення в галтовочних барабанах з одночасним вищелачиванием (див. п. 8.4).

При термообробці в розплавлених солях, сполученої з очищенням від оболонки (тривалість до 30 хв, температура 900— 950 °С) ріст зерна в сталях 20XJI, 40XJI і 55JT практично отсутствует. При переносі виливків в інший розплав (600—700 °С) відбувається ізотермічний відпал. Така термообробка, за даними В. К. Доценко й О. До-К- Севрука, приводить до утвору рівномірних і ненапружених структур, що надають виливкам високі прочностние й пластичні властивості

Щоб уникнути обезуглероживания виливків через присутність у розплавах окислів заліза у ванну вводять карбід кремнію у вигляді відходів абразивних карборундових кіл або деревне вугілля