Нормализация чугунов

Упрочняющая термическая обработка серого чугуна не получила такого широкого распространения, как термообработка стали.

Это объясняется тем, что пластинчатый графит, действуя как внутренние надрезы, сильно снижает прочность и пластичность металлической основы. Поэтому изменение ее строения при термической обработке не дает большого эффекта упрочнения и часто нерентабельно.

Эффективнее термообработка серых чугунов с более благоприятной формой графита, в особенности высокопрочных чугунов с шаровидным графитом. К такой термической обработке чугуна относится нормализация, повышающая прочность, твердость и износостойкость.

Нормализации подвергают отливки главным образом с ферритной и феррито-перлитной матрицей и реже
— с перлитной. Отливки нагревают до 850 — 950 °С и после выдержки в течение 0,5 — З ч охлаждают на спокойном воздухе или в воздушной струе. Отливки сложной формы для уменьшения остаточных напряжений рекомендуется, начиная с температуры около 500 °С, охлаждать в печи.

При нагревании сначала проходит аустенитизация, включающая α → γ-превращение, растворение в аустените графита и перлитного цементита (если матрица содержит перлит). После аустенитизации структура чугуна состоит из аустенита и графита. При дальнейшем нагревании графит частично растворяется в аустените в соответствии с ходом линии и количество связанного углерода возрастает.

В случае ускоренного охлаждения на воздухе идет перлитный распад аустенита и вся матрица приобретает перлитную или сорбитную структуру.

Упрочнение при нормализации достигается благодаря двум факторам:
устранению структурно свободного феррита повышению концентрации связанного в цементит углерода) и увеличению дисперсности перлита. Твердость чугуна возрастает от 150 до 200 — 250 НВ.

Эффект упрочнения зависит от исходной структуры. Наибольшее упрочнение получается при нормализации ферритного чугуна, так как при этом мягкая ферритная основа заменяется более твердой перлитной. При нормализации перлитного чугуна лишь увеличивается дисперсность эвтектоида. Но даже в этом случае сопротивление износу может возрасти в полтора раза.

Ковкий чугун также можно подвергать нормализации для повышения твердости. Ферритный ковкий чугун при нормализации превращается в чугун на перлитной или сорбитной основе. Но следует иметь в виду, что такую основу можно создать уже в процессе получения ковкого чугуна из белого, проводя ускоренное охлаждение после первой стадии графитизации.

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

Отжиг для устранения отбела

В тонких сечениях отливок из серого чугуна и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом из-за ускоренного охлаждения кристаллизуется ледебурит, т. е. чугун получается белым. При литье в кокиль вся поверхность может получиться отбеленной. Для улучшения обрабатываемости резанием и повышения пластичности проводят графитизирующий отжиг, устраняющий отбел отливок. Так как серый и высокопрочный чугуны содержат больше кремния, чем…

Вторая стадия графитизации

Металлическая матрица ковкого чугуна формируется при эвтектоидном распаде аустенита. Для получения чисто ферритной матрицы охлаждение в интервале температур эвтектоидного распада должно быть медленным (смотрите рисунок График отжига белого чугуна на ковкий). Здесь проходит вторая стадия графитизации — аустенит распадается по схеме А → Ф + Г.  Диаграмма изотермических превращений аустенита Диаграмма изотермических превращений аустенита в…

Графитизирующий отжиг

Графитизирующему отжигу подвергают белые, серые и высокопрочные (модифицированные) чугуны. Отжиг белого чугуна на ковкий Белый чугун тверд и очень хрупок из-за большого количества эвтектического цементита в его структуре. Современный способ получения ковкого чугуна графитизирующим отжигом белого был изобретен в начале XIX в. В настоящее время ковкий чугун — это широко применяемый машиностроительный материал, сочетающий простоту…