Файл: Тодоров, Р. П. Структура и свойства ковкого чугуна.pdf

родыши могут сосредоточиваться преимущественно в объемах эвтектического аустенита, отличающегося высо­ кой .концентрацией кремния.

Весь этот анализ имеет, конечно, сугубо качествен­ ный характер. Тем не менее ясно, что распределение графитовых зародышей поддается объяснению с позиций рассмотренного варианта флуктуациониой теории.

В заключение необходимо лишний раз подчеркнуть, что зародыши графита возникают исключительно при иагреве отливок. Вот почему к нагреву следует отно­ ситься как к одной из самых ответственных операций при графнтизирующем отжиге белого чугуна. Важней­ шим звеном нагрева безусловно является низкотемпера­ турная обработка материала.

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ОБРАБОТКА КОВКОГО ЧУГУНА

Низкотемпературная обработка (НТО) белого чугу­ на, или, как ее еще называют, искусственное старение, все больше утверждается как самый удобный способ интенсификации процесса графитизирующего отжига. В связи с этим несомненный интерес представляет сопо­ ставить возможные варианты низкотемпературной обра­ ботки, при которых можно получить наибольшее коли­ чество графитовых включений в структуре ковкого чугу­ на. Химический состав опытных плавок в проведенных экспериментах находился в следующих пределах: 2,49—

(0,02%)- Образцы имели форму цилиндриков диаметром

20 мм. Впервой части исследования выяснялось влияние температуры и длительности НТО на количество графи­ товых включений в чугунах. Нормальное охлаждение (в литейной форме) прерывалось при определенных тем­ пературах. Методика экспериментов предусматривала быстрое перенесение вынутых из формы образцов в предварительно нагретые печи (табл. 13)*. Полученные результаты показывают, что температура предваритель­ ного охлаждения оказывает решающее влияние на эф­ фективность НТО, причем более низкие температуры вызывают увеличение числа графитовых включений. В

* Графитизируіощиіі отжиг образцов после ИТО осуществлялся при 9503С в течение 4 ц.

48

пература первой НТО. Были исследованы и другие ва рнанты двойной обработки (табл. 15): первую НТО про

в с е х с л у ч а я х 4 ч .

49

водили при более высокой температуре (500—600°С), а вторую—при более низкой.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что при выбранном варианте НТО вторая обработка совершенно неэффективна.

Исследована эффективность многократной НТО, включающей выдержки отливок в интервале 100—600°С. Длительность выдержек и результаты экспериментов приведены в табл. 16. Многократная обработка приво-

жи т е л ь - ___________________________________________ ___________________________________________

но с т ь

дит .к существенному увеличению количества графитовых ■включений в .ковком чугуне.

Как и следовало ожидать, такие же результаты по­ лучены при непрерывном нагревании с различной ско­ ростью в интервале 20—700' С (рис. 22). И в этом слу­ чае замедленному темпу повышения температуры со­ ответствует повышенное

число зародышей.

Наконец, в последней серии экспериментов мы по­ пытались выяснить, оказы­ вает ли охлаждение образ­ цов после НТО до комнат­ ной температуры какое-либо влияние на эффективность обработки. Исследуемые об­ разцы охлаждались в литей­ ной форме до комнатной температуры. Разница меж­

ду последущими термическими обработками отдельных образцов состояла лишь в том, что в одном случае их

50

охлаждал« после ИТО «а івоздухе до комнатной темпера­ туры, а в другом — сразу переносили для графитизации в предварительно нагретую до 950°С электрическую печь. Полученные результаты вскрывают еще одну осо­ бенность НТО, а именно устойчивость вносимых ею из­ менений. Последние, как это видно из представленных ниже данных, .сохраняются не только после охлажде­ ния, но и в течение длительного пребывания образцов при комнатной температуре:

Данные указанных экспериментов являются логиче­ ским следствием рассмотренного механизма формирова­ ния графитовых зародышей. Очевидна закономерность факта, что с увеличением длительности НТО в темпера­ турном интервале до 400°С создаются наиболее благо­ приятные условия для возникновения графитовых вклю­ чений. Это объясняется сравнительно малой скоростью диффузионных процессов, что и определяет положи­ тельное воздействие двукратной и многократной НТО. Данные рис. 20 свидетельствуют о том, что при темпера­ турах порядка 300°С (при которых обычно осуществля­ ется НТО) полное перераспределение кремния требует гораздо больше времени, чем практика графитизирующего отжига. При обычных режимах НТО, когда дли­ тельность выдержки в интервале 300—400°С не превы­ шает 5—10 ч, формирование высококремнистого фер­ ритного барьера только начинается. Дальнейшие выдер­ жки при более высоких температурах ускоряют указан­ ное перераспределение. При этом, как уже .было указа­ но, высококремнистый ферритный барьер, смещая линии PG вправо, предохраняет карбидные включения от раст­ ворения в феррите.

Совсем иная ситуация получается при проведении НТО в интервале 500—700°С. В этом случае пересыщенность а-раствора сведена к минимуму. Минимальна и эффективность такой обработки в отношении количест­ ва графитовых зародышей. Она не увеличивается и при

5)

последующих НТО, каковы бы пи были температуры их проведения.

Все приведенные факты свидетельствуют о высоких возможностях правильно подобранной НТО наменять количество графитовых включении, а отсюда и скорость распада цементита в процессе отжита ковкого чугуна. Сравнение полученных зависимостей выявляет некото­ рые общие закономерности, имеющие важное значение для теории II практики указанного процесса. Наиболее существенные из них сводятся к следующему:

1. Эффективность низкотемпературной обработки не­ посредственно связана с предварительным охлаждением отливок. Чем ниже температура его проведения, тем сильнее проявляется способность НТО повышать число графитовых включений.

2.Однократная НТО наиболее эффективна в темпе­ ратурном интервале 300—400°С.

3.Двукратная и многократная НТО дают хорошие результаты тогда, когда первая обработка проведена в

возникает в процессе графитизирующего отжига.

4. Эффективность всех перечисленных НТО непосред­ ственно связана с длительностью выдержки. С повыше­ нием последней увеличивается и количество включений в структуре чугуна.

5.Наиболее эффективны двукратные и многократные варианты НТО, предусматривающие длительную вы­ держку в интервале 300—400°С.

6.Однократная и многократная НТО могут быть ус­ пешно заменены медленным нагревом при температурах от 20 до 700°С.

7.Изменения, вызванные НТО в отношении способ­ ности отливок графитизировать с повышенным числом графитовых зародышей, отличаются большой устойчи­ востью. Они сохраняются после охлаждения и длитель­ ной выдержки чугуна при комнатной температуре.

Поскольку современные агрегаты, используемые для отжига ковкого чугуна, не приспособлены к скачкообраз­ ному повышению температуры, наиболее эффективными являются варианты отжига, предусматривающие вы­ держку в интервале 300—400°С и замедленный дальней­ ший нагрев до интервала перлитного превращения.

52