Термическая обработка чугунов

ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ПЕДАГОГИКИ И ПСИХОЛОГИИ

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ И

ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА

Реферат по технологии

конструкционных материалов

Тема:

«Термическая обработка чугунов»

ВЫПОЛНИЛ

СТУДЕНТ

.

КУРС II, ГРУППА 4 ТП 22,

РУКОВОДИТЕЛЬ:

ЗЛАТОУСТОВ В.Д.

1999 – 2000 УЧЕБНЫЙ ГОД

СОДЕРЖАНИЕ:

стр.

I. Введение ……………………………………. 3

II. Основная часть

«Термическая обработка чугунов».

1. Виды чугунов ………………………….. 4

2. Термическая обработка чугунов:

а) отжиг ………………………………… 7

б) нормализация ……………………….10

в) закалка и отпуск …………………...10

г) старение ……………………………...12

3. Химико-термическая обработка

чугунов ……………………………..12

III. Заключение ……………………………….13

IV. Используемая литература ………………14

Термическая обработка, совокупность операций теплового воздействия на материалы с целью изменения структуры и свойств в нужном направле-нии1. От правильного выполнения термической обработки зависит качество и стойкость изготовляемых деталей машин и механизмов, инструмента и другой продукции. Для проведения термической обработки требуются не только глу-бокие знания теории и практики, но и умение самостоятельно выбрать и раз-работать наиболее эффективный технологический процесс термической обра-ботки для различных деталей и инструментов, умение выбрать наиболее ра-циональный метод контроля, установить причины дефектов, методы их преду-преждения и исправления, использовать все технические возможности и пра-вильно организовать работу .

При термической обработке в результате нагрева до определённой темпера-туры и охлаждения происходит изменение структуры и, как следствие этого, изменение механических и физических свойств.

Все превращения, происходящие в результате нагревания до определённой температуры и охлаждения в сталях и чугунах, можно проследить по диа-грамме железо – углерод (Fe – C), которая является фундаментом науки о стали и чугуне. Углерод с железом образует химическое соединение - цементит или может находиться в сплаве в свободном состоянии в виде графита. Соответст-венно существуют две диаграммы сплавов железо – углерод: цементитная и графитная.

____________

1 Большой энциклопедический словарь; Под ред. Прохорова А.М.- М: “Советская

энциклопедия”, 1991, с.1324.

Виды чугунов.

Чугунами называют сплавы железа с углеродом, в которых содержание уг-лерода больше 2.14%. Они содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а иногда и легирующие элементы ( Cr, Ni, V, Al и др.); как правило хрупок. В зависимости от состояния углерода в чугуне различают: белые, серые, высокопрочные и ковкие чугуны.

белый чугун серый чугун высокопрочный ковкий чугун

чугун

Весь углерод в белых чугунах находится в связанном состоянии в виде це-ментита. В зависимости от содержания углерода белые чугуны делят на эвтек-тический, доэвтектический и заэвтектический.

Эвтектический чугун – это чугун с содержанием углерода 4.3% имеет структуру ледебурита.

Доэвтектический чугун - это чугун с содержанием углерода от 2.14 до 4.3% имеет структуру перлит + вторичный цементит + ледебурит.

Заэвтектический чугун - это белый чугун с содержанием углерода от 4.3 до 6.67 % имеет структуру цементит первичный + ледебурит.

эвтектический доэвтектический заэвтектический

чугун чугун чугун

Образование структур белых чугунов, в которых углерод находится в свя-занном состоянии в виде цементита, характеризуется по диаграмме состояния сплавов системы железо – цементит (Fe-Fe3C ) . Диаграмма состояния сплавов системы железо – графит характеризует образование структур чугунов, в кото-рых весь углерод находится в свободном состоянии в виде графита, то есть нет цементита и структура феррито – графитная1.

Но при производстве чугунов выяснилось, что кроме белых и феррито – графитных чугунов можно получить и чугуны, в структуре которых имеются и графит, и цементит, то есть часть углерода находится в свободном, а часть - в связанном состоянии;и такие чугуны получают в реальных условиях.

____________

1 Кузьмин Б.А. и другие . Металлургия. Металловедение и конструкционные мате-риалы - М., “Высшая школа”, 1977, с. 187.

В производственных условиях получают чугуны со следующими структурами:

1. феррит + перлит + графит (серый феррито – перлитный чугун). При ускорении охлаждения при температуре 738о выделение графитного эвтек-тойда прекращается и оставшийся углерод переходит в цементит, в резуль-тате чего образуется часть перлита, следовательно, в этом чугуне есть и цементит, и графит. У такого чугуна основа доэвтектойдной стали ( феррит + перлит ) испещрена чешуйками графита1.

2. перлит + графит (серый перлитный чугун) Если охлаждение ускоряется при температурах выше 738о , то графитный эвтектойд не выделяется, а аустенит превращается в перлит. В этом чугуне, поскольку в перлит входит цементит,имеется цементит и графит. У такого чугуна основа эвтектойдной стали ( перлит ) и графитные включения в форме чешуек.

3. перлит + цементит вторичный (перлитно – цементитный чугун). У такого чу-гуна основа как у заэвтектойдной стали ( перлит + цементит вторичный ) и включения графита. При увеличении скорости охлаждения между темпера-турами линии эвтектического и эвтектойдного превращения (1153о-738о) до перлитного превращения из аустенита выделяется не графит, а цементит.

4. перлит + цементит + графит или перлит + ледебурит + графит (половинчатые чугуны). В структуре таких чугунов наряду с графи- том наблюдается ледебурит (охлаждение ускорилось при эвтектическом превращении). Леде-бурит состоит из цементита и перлита. В этих чугунах также имеется и це-ментит, и графит.

___________

1Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы. М.,”Высшая школа” ,1980, с.99.

Кристализация указанных структур не может быть объяснена только одной из диаграмм состояний (Fe-Fe3C или железо – графит). При образовании этих структур идет смещенная кристаллизация по обеим системам: графитной (Fe-C )

и цементитной (Fe-Fe3C ). Это объясняется