Предварительный анализ микроструктуры после нагрева при 250°C в течение 1-10 ч с последующим охлаждением на воздухе и в воде показал некоторое увеличение объемной доли цементита при уменьшении количества графита, что создает впечатление перехода серого чугуна в белый. В наибольшей мере это выражено после нагрева при 250°С в течение 10 ч. Измерения плотности и микротвердости не принесли дополнительной информации – по видимому, для этого требуются более длительные выдержки. Термоциклирование в интервале 250-700°С позволяет более эффективно изменять соотношение графит-цементит в пользу последнего. Изменения микроструктуры, аналогичные получаемым после 10 ч выдержки при 250°С, достигались после 5-6 циклов обработки, таким образом, время суммарной выдержки при 250°С было в два раза меньше. Уменьшение объемной доли цементита сопровождалось снижением его микротвердости (рисунок 5.1) и некоторым повышением травимости. Выявленные особенности изменения соотношения структурных составляющих после циклического нагрева в интервале 250-700°С позволили перейти к следующему этапу работы. Изучали влияние термической обработки на микроструктуру и твердость чугуна состава, мас. %: углерод 4,2-4,4%; кремний 0,7-0,8; марганец 0,7-0,8; фосфор не более 0,2; сера 0,02; титан 0,06; хром 0,06; свинец 0,002; цинк 0,002. Установлено, что после нагрева до температуры в интервале 20-1000°С в течение 10 ч с последующим охлаждением на воздухе происходит постепенное диспергирование выделений графита. В наибольшей мере это проявляется после нагрева до 1000°С. Твердость HRB в этом случае возросла с 10-12 до 52-55, а в микроструктуре наблюдались светлые дендриты, между осями которых расположены точечные выделения графита.
Для интервала 100-700°С было изучено влияние более длительных выдержек с последующим охлаждением на воздухе. На рисунке 5.2 приведены результаты измерения твердости, небольшие колебания которой обусловлены изменением формы и характера распределения выделений графита. Повышение длительности выдержки или температуры нагрева приводит к укрупнению выделений графита и к соответствующему снижению твердости.
Наибольшее изменение свойств наблюдалось после нагрева при 700°С и выдержки в течение 10-40 ч с последующим охлаждением в воде, на воздухе и с печью. Например, после нагрева в течение 30 ч и охлаждения в воде резко возрастает травимость шлифа, твердость при этом падает до уровня, получаемого после охлаждения с печью. При сравнительном металлографическом анализе изменений формы выделений графита установлено, что охлаждение с печью после 10 ч выдержки резко увеличивает размер графитных выделений, а охлаждение в воде позволяет выявить только сферические компактные выделения, которые, как правило, наблюдаются в микроструктуре высокопрочного модифицированного чугуна. В этом проявилось основное влияние предварительной обработки расплава. Без предварительной обработки расплава такое сильное изменение расположения графитовых выделений не наблюдается.
Далее в условиях Кузнецкого машиностроительного завода чугун переплавляли в печи ДСП-1 емкостью 1,5 т, и на Юргинском машиностроительном заводе в дуговой печи емкостью 5 т, после чего его заливали в песчаные формы для отливки колосников агломерационного производства и крупногабаритных корпусов циклонов Абагурской аглофабрики. После переплава чугун имел состав, мас. %: углерод 3,1; кремний 0,08; марганец 0,17; фосфор 0,035. Образцы для исследований изготавливали из рабочей части колосников. Термическая обработка заключалась в нагреве до 100-1100°С, выдержке 1 ч, охлаждении с печью и на воздухе. После термической обработки измеряли твердость и проводили металлографический анализ образцов.
В литом состоянии чугун имел перлитно-ледебуритную структуру без выделений графита. После нагрева вплоть до 1100°С графитизации чугуна не наблюдалось. Небольшое число выделений графита появилось в структуре лишь после выдержки при 1150°С. Из рисунка 5.3 видно, что скорость охлаждения не оказывает на твердость чугуна существенного влияния при нагреве ниже 700°С.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.