Почему необходим отпуск после закалки чугунных отливок?

Закалка – широко используемый процесс термической обработки при производстве чугунных отливок. Он включает быстрое охлаждение нагретой отливки для достижения определенных механических свойств, таких как повышенная твердость и прочность. Однако одной закалки часто бывает недостаточно, и решающим последующим этапом является отпуск. Как поставщик чугунного литья, я понимаю важность отпуска после закалки, и в этом блоге я углублюсь в причины этой необходимости.

Понимание закалки и ее последствий

Прежде чем мы рассмотрим необходимость отпуска, давайте кратко разберемся в процессе закалки. Когда чугунная отливка нагревается до определенной температуры в аустенитном диапазоне, а затем быстро охлаждается, аустенит превращается в мартенсит. Мартенсит — очень твердая и хрупкая фаза, что является основной причиной использования закалки для повышения твердости чугунных отливок.

Быстрое охлаждение во время закалки создает высокие внутренние напряжения внутри отливки. Эти напряжения являются результатом изменения объема, связанного с превращением аустенита в мартенсит. Кроме того, неравномерная скорость охлаждения по отливке также может способствовать развитию внутренних напряжений. Если эти напряжения не снять, они могут привести к ряду проблем, таким как растрескивание, деформация и снижение пластичности.

Причины отпуска после закалки

1. Снятие стресса

Одной из наиболее важных причин отпуска после закалки является снятие внутренних напряжений, возникающих в процессе закалки. Закалка включает нагрев закаленной отливки до температуры ниже нижней критической точки диаграммы состояния железо-углерод и выдерживание ее при этой температуре в течение определенного периода времени. Во время этого процесса внутренние напряжения постепенно снимаются, поскольку атомы внутри кристаллической структуры имеют достаточно энергии для перегруппировки.

За счет снижения внутренних напряжений риск образования трещин и деформации значительно сводится к минимуму. Трещины могут образовываться во время закалки из-за высоких концентраций напряжений, и эти трещины могут распространяться с течением времени, приводя к разрушению отливки. Закалка помогает предотвратить такие катастрофические разрушения, делая отливку более стабильной и менее склонной к растрескиванию.

2. Улучшение пластичности и ударной вязкости.

Как упоминалось ранее, закалка приводит к образованию мартенсита, который является чрезвычайно твердым, но в то же время очень хрупким. Во многих случаях требуется сочетание твердости и ударной вязкости. Например, в автомобильных компонентах шестерни должны быть достаточно твердыми, чтобы выдерживать износ, но также и достаточно прочными, чтобы поглощать ударные нагрузки без разрушения.

Закалка позволяет частично разложить мартенсит до более пластичной и прочной структуры. Точная структура, образующаяся при отпуске, зависит от температуры и времени отпуска. При более низких температурах отпуска часть мартенсита разлагается на смесь феррита и цементита, что улучшает пластичность и ударную вязкость отливки, сохраняя при этом относительно высокую твердость. По мере увеличения температуры отпуска степень разложения увеличивается, а твердость еще больше снижается, в то время как пластичность и ударная вязкость продолжают улучшаться.

3. Контроль твердости

Закалка позволяет контролировать твердость закаленной отливки. Тщательно выбирая температуру и время отпуска, можно добиться желаемой твердости для конкретного применения. Например, если отливка должна иметь высокую поверхностную твердость для обеспечения износостойкости, а также более пластичный сердечник для ударопрочности, можно использовать двухэтапный процесс отпуска.

Первый этап отпуска можно проводить при относительно низкой температуре, чтобы снять внутренние напряжения и начать разложение мартенсита. Второй этап может проводиться при более высокой температуре для дальнейшего регулирования твердости и улучшения общих механических свойств. Такая гибкость в контроле твердости делает отпуск важным этапом термообработки чугунных отливок.

Влияние на различные типы чугунного литья

Необходимость отпуска после закалки применима к различным видам чугунных отливок, в том числе из серого чугуна, ковкого чугуна и белого чугуна.

Серое железо

Серый чугун известен своей хорошей литейностью и демпфирующей способностью. Закалка серого чугуна может повысить его твердость, но высокие внутренние напряжения, возникающие во время закалки, могут вызвать растрескивание. Отпуск необходим для снятия этих напряжений и повышения пластичности закаленного серого чугуна. Это особенно важно в тех случаях, когда отливка подвергается динамическим нагрузкам, например, в блоках двигателей.

Ковкий чугун

Ковкий чугун имеет более высокую пластичность и вязкость по сравнению с серым чугуном из-за наличия графитовых узелков. Закалка позволяет значительно повысить его прочность, но полученная мартенситная структура хрупкая. Отпуск используется для преобразования мартенсита в более пластичную структуру, гарантируя, что ковкий чугун сохранит превосходное сочетание прочности и пластичности. Компоненты из ковкого чугуна, используемые в строительной и транспортной отраслях, часто требуют отпуска после закалки, чтобы соответствовать требованиям к производительности.

Белое железо

Белый чугун очень твердый и износостойкий, но чрезвычайно хрупкий. Закалка белого железа может еще больше повысить его твердость, но риск растрескивания очень высок. Закалка необходима для снижения внутренних напряжений и повышения ударной вязкости отливок из белого чугуна. Отливки из белого чугуна, используемые в горнодобывающей и дробильной промышленности, подвергаются отпуску после закалки, чтобы увеличить срок их службы.

Наши услуги в качестве поставщика чугунного литья

Как поставщик чугунного литья, мы понимаем решающую роль отпуска после закалки в производстве высококачественных чугунных отливок. У нас есть современное оборудование для термической обработки, которое позволяет нам точно контролировать процессы закалки и отпуска. Наши опытные специалисты внимательно контролируют температуру, время и скорость охлаждения, чтобы гарантировать, что каждая отливка соответствует требуемым механическим свойствам.

Мы предлагаем широкий ассортимент чугунного литья, в том числе требующего сложных процессов термической обработки. Нужен ли вамOEM литье под давлением алюминия и цинкового сплава из магния,Оптовое экологически чистое изготовление аксессуаров Литье под давлением чугуна, илиЗаводское прецизионное литье из чугуна, литье под давлением из нержавеющей стали, мы можем предоставить вам продукцию, отвечающую вашим конкретным требованиям.

Заключение

В заключение отметим, что отпуск после закалки является необходимым этапом термической обработки чугунных отливок. Он способствует снятию внутренних напряжений, повышению пластичности и вязкости, контролю твердости отливки. Понимая важность отпуска, мы можем производить чугунные отливки, которые более надежны и имеют лучшие характеристики в различных областях применения.

Если вам необходимо высококачественное чугунное литье, мы приглашаем вас связаться с нами для закупки и дальнейшего обсуждения. Наша команда экспертов готова помочь вам найти лучшие решения для ваших конкретных потребностей.

Ссылки

• Справочник ASM, том 4: Термическая обработка. АСМ Интернешнл.
• Справочник по металлам, настольное издание, 3-е издание. АСМ Интернешнл.
• Справочник по чугунному литью: свойства, процессы и применение. AFS (Американское общество литейщиков).