Бураков (550672), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Высоту прибыли назначают нз соотношения Нпр — — 1,25Р„р. Диаметр перешейка, Термиаеекаа обрабоииеа 231 связывающего прибыль с питаемым узлом, должен быть е( =- (0,3 —: — 0,5) 1),р. Толщины стенок стержней, в которых выполняются питающие элементы, не должны превышать 10 — 20 мм. Приведенные рекомендации позволяют выбрать размеры питающих отливку элементов в первом приближении. При желании уточнения выбранных величин следует обратиться к формулам гл. 1Ч. 4.
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА Полученные в кокилях отливки из высокопрочного чугуна подлежат, как правило, термической обработке. Она необходима для ликвидации в отливках структурно-свободного цементита, получения необходимого соотношения перлита и феррита в металлической матрице, снятия внутренних напряжений и достижения в конечном итоге заданных свойств чугуна. 1.
Основы теории графитизирующей термической обработки. Если представить законы изменения радиуса аустенитного дворика [451 шаровидного включения г (Ь) и скорости роста числа центров кристаллизации и (1) в виде функций г=Ка(ь и пЯ=по+т,(+т.(з, где К„, п„т, и епе — постоянные коэффициенты, то можно решить известное кинетическое уравнение А. Н. Колмогорова (23). Решение это имеет вид — = 1 — ехр [ — (К, +К„, + К„,„(а+К„, (е) (еь)' (! 38) Здесь У вЂ” текущий графитизнрованный объем отливки; объем отливки; 4 е 4п е. 3 ' "' " 3(ЗЬ+ 1) 4пт,)(Ь Зеааеде 3(ЗЬ+1) (ЗЬ+ 2) ' ~' 3(ЗЬ+!) (ЗЬ+ 2) (ЗЬ+ 3) Ае, — число активных затравок (подложечных включений) в единице объема. При выводе формулы (188) внутренний интеграл в выражении (24) взят в пределах 0 — (1 — 1'), так как начальная скорость роста зародыша не зависит от момента его появления.
Из теории кристаллизации известно, что при завершении процесса показатель экспоненты ео в выражении (138) находится в пределах 4 — 5,36, Поэтому, приравняв показатель экспоненты этой величине, получим формулу для расчетов продолжительности графитизирующей термической обработки 1,. Необходимые для практических расчетов значения коэффициентов .
приведены Литов чугуна с шаровидным графитом 252 Таблица 27 Результаты обработки экспериментальных данных графитизации высокопрочиых чугунов 9" и оо йы н.= он оо "го Ой о "в о и 'ч" а — 11,3347 — 9,2266 — 4,6709 7,4626 1.4250 0,4103 5,0677 7,2885 1, Г448 — 43,052 — 4,2402 — 1,5392 26,4924 1,0399 0,0420 4,5385 1,0675 0,0304 4,5307 1,3053 0,5752 — 3,4989 — 0,3 !40 — 0,0322 — 1,2412 — 0,6601 — 0,0512 2,61 2,61 2,61 2,11 2,11 2,11 1,78 1,78 1,78 !220 1!70 1120 1220 1170 1120 1220 1170 1120 13,836 10,938 7,658 14,12 7,734 6,146 10,938 4,954 2,795 10 15 !2,5 12,5 12,5 15 12,5 !О 10 32,0832 42,0809 28,5410 8,0811 10,2329 5,4645 6,8780 0,9738 36,6201 10 36 51 15 50 114 25 78 245 в табл.
27. Найдены они способом наименьших квадратов. При этом в качестве исходных данных принимались дилатометрические кривые отжига тонких !2Хз == 0,006 м) отливок из обычных чугунов. Анализ показал, что расчетные значения ближе всего к экспериментальным при Ь =- 0,5, что и следует учитывать в расчетах. Коэффициент К„в табл, 27 определяли по формуле 4,375ггр "и— 7о.з к здесь ггр — радиус максимального в плоскости шлифа графитного включения. Текущее значение радиуса аустенитного дворика г !7) связано с радиусом графитного включения г„„равенством г !!) = 2,5г„р, Выявление конкретных числовых значений й7„а также пе, т! и тз, определяющих скорость возникновения центров кристаллизации на мало активных подложках, свидетельствует о том, что графитизация осуществляется как на затравках, так и на новых центрах, возникающих по ходу процесса.
Технология термической обработки. Для обеспечения некоторой гомогенизации структуры чугуна практически длительность высокотемпературного отжига в 1,5 — 2 раза превышает длительность собственно процесса графитизации. После высокотемпературного графитизирующего отжига, с целью получения высоких пластических свойств чугуна с шаровидным графитом, чаще всего проводят вторую стадию отжига, заключающуюся в выдержке тонкостенных отливок при 950 — 1030 К Термическая обработка в течение 1,5 — 2 ч с охлаждением на воздухе или в воде (последнее для быстрого прохождения интервала отпуской хрупкости).
В результате двухстадийного отжига в структуре отливок содержится не менее 90% феррита. Достижение 100% феррита, как правило, требует значительного увеличения общего времени выдержки отливок, особенно при наличии в чугуне небольшого количества хрома. При этом пластические характеристики чугуна повышаются незначительно.. Нормализацию кокильных отливок из чугуна с шаровидным графитом применяют для получения перлитной структуры металла. Такая структура обеспечивает высокую прочность и износостойкость деталей.
Часто нормализацию проводят путем ускоренного охлаждения отливок (на воздухе) непосредственно после высокотемпературного отжига. Однако и при отсутствии отбела отливки также подвергают иормализзции: нагревают до 1170 — 1220К и выдерживают при этой температуре от 1 до 3 ч в зависимости от температуры нагрева, структуры, химического состава чугуна и толщины стенок отливок, а затем охлаждают на воздухе. Опыт повторной нормализации показывает, что такая термообработка положительно влияет на прочностные, пластические свойства и усталостную прочность чугуна.
Практически для всех кокильных отливок из чугуна с шаровидным графитом рекомендуется проводить отпуск для снятия внутренних напряжений. При отпуске выбирают температурные интервалы, в которых исключается возможность структурных превращений и одновременно обеспечивается максимальная релаксация напряжений. Отпуск ведут при 820 — 920 К. Продолжительность выдержки зависит от сложности конфигурации отливки и от необходимой степени снижения внутренних напряжений. Так, при 770 К за 1 ч выдержки напряжения в отливке средней сложности снижаются примерно на 50йо, за 7 ч — на 75%, а за 15 ч — на 79%. При 870 К за 1 ч выдержки напряжения могут снизиться на 84% и за 7 ч — на 96%.
Описанные режимы термической обработки позволяют получать в кокилях отливки из чугунов марок ВЧ 45 — 5, ВЧ 50 — 2, ВЧ 60 — 2 и ВЧ 70 — 3 1чугун последней марки достигается обычно при повторной нормализации). Сочетание особо высоких механических свойств кокильных отливок из высокопрочного чугуна с высокой пластичностью достигается при изотермической закалке с температуры аустенитного либо аустенито-ферритного состояния. Нагрев перед закалкой должен производиться до 1100 К (кремний повышает и расширяет область существования одновременно се- и 1,-фаз); выдержка отливок при этой температуре составляет 2,0 — 2,5 ч; охлаждение осуществляется в жидких средах при 600 †6 К.
г54 Лишив чугуна е шаровиднвив графитом После изотермической закалки образуется троосто-ферритная металлическая основа и значения о„повышаются до 90 кгс/ммз при относительно низкой твердости (НВ 229 — 277) и хорошей обрабатываемости. Наиболее высокие показатели прочности 1до 125 кгсlмме при твердости НВ 363 — 402) можно получить, проводя изотермическую закалку тонкостенных отливок с температуры !170 — 1190 К в жидкой среде с температурой 570 — 590 К.
З. ВИДЫ БРАКА И СПОСОБЫ ЕГО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ Для отливок из чугуна с шаровидным графитом, получаемых в кокилях с тонкослойным покрытием, характерны те же виды брака, что и для отливок из серого чугуна (см. параграф 6 гл. Х1). В то же время ряд дефектов характерен только для отливок из высокопрочного чугуна. Прежде всего следует указать на черные пятна. Задача борьбы с черными пятнами в виде окисных плен относится к числу наиболее важных. Установлено 11581, что такие включения, занимающие",2,0 — 2,5% площади сечения образцов, снижают прочностные свойства чугуна на 20, а пластические— на 50о,6. Описанный в параграфе 1 настоящей главы механизм возникновения плен подсказывает необходимость защиты жидкого чугуна от окисления непосредственно в форме.
Такая защита исключительно эффективна и надежно осуществляется легко растворяющим окислы магния н другие неметаллические соединения криолитом. Его рекомендуется вводить в форму в количестве 0,01— 0,05оА от массы расплава. Положительное действие криолита, кроме способности его растворять окислы, объясняется еще и тем, что он разлагается на фториды алюминия и натрия: 5)агА1Рв -в- ЗМаР + А1Р,.
Газообразный фторид алюминия вытесняет воздух из формы и уменьшает окнслительный потенциал газовой среды. )Х)аР из-за меньшей в термодинамическом отношении устойчивости по сравнению с солями магния приводит к обеднению поверхности чугуна магнием и этим уменьшает его склонность к окислению. Что же касается неметаллических включений в виде графита, то меры борьбы с ними описаны в параграфе 1 настоящей главы.
Глаза ХШ ЛИТЬЕ КОВКОГО ЧУГУНА Ь ОСОБЕННОСТИ И ВОЗМОЖНОСТИ ПРОЦЕССА Белый чугун, являющийся исходным материалом для получения ковкого чугуна, имеет худшие, по сравнению с серым чугуном, литейные свойства, более низкую жидкотекучесть, большую, примерно в 2 раза, линейную (см. табл. 21) и объемную усадку, повышенную склонность к образованию трещин. Это и определяет особенности и трудности литья ковкого чугуна в кокиль. Своеобразие процесса получения ковкого чугуна обусловило преимущественное его использование для тонкостенных отливок сложной конфигурации, порой даже ажурных, незначительной массы.
Большую часть таких конструкций относят к нетехнологичным для условий литья в кокиль. С увеличением скорости затвердевания таких отливок, что неизбежно с применением кокилей, становится более вероятным появление недоливов и трещин. Ковкий чугун заливают в форму при более высокой температуре, чем серый чугун, что вызывает дополнительные заботы литейщиков о стойкости кокилей.
Все сказанное относится к отрицательным факторам, затрудняющим применение кокилей для ковкого чугуна. Литье в кокиль ковкого чугуна имеет и ряд достоинств. Как известно, непременным условием изготовления качественных отливок из ковкого чугуна является отсутствие в его литой структуре свободного углерода. Этим, в основном, и обусловлена необходимость низкого содержания в металле элементов-графитизаторов (С и Я), а также небольшой толщины стенок отливок. Так как затвердевание отливки в кокиле идет значительно быстрее, чем в песчаной форме, при литье в кокиль менее вероятно появление графита в литой структуре чугуна, что позволяет изготовлять из ковкого чугуна более массивные отливки и повышать содержание в металле суммы углерода и кремния 1179!. Последнее благоприятно сказывается нетолько на литейных свойствах чугуна, но и позволяет применить специальные добавки, упрощающие его графитизирующий отжиг и улучшающие механические свойства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
