Obrabotka Metallov 2009 No. 2

Рис. 3. Влияние термической обработки шихты на плотность чугуна СЧ 20 Рис. 4. Влияние термической обработки шихты на предел прочности чугуна СЧ 20 Рис. 1. Влияние термической обработки шихты на объемную долю графита чугуна СЧ 20 Рис. 2. Влияние термической обработки шихты на микротвердость основы чугуна СЧ 20 3,4 3,7 4 4,3 4,6 4,9 0 100 200 300 400 500 600 700 800 t, ?С Н?, ГПа Т , °С Н μ , 5 7 9 11 13 15 17 0 100 200 300 400 500 600 700 800 t, ?С Количество графитной фазы, % Т , ° 185 190 195 200 205 210 215 0 100 200 300 400 500 600 700 800 t, ?С ? в , МПа Т , °С 6,85 6,9 6,95 7 7,05 7,1 7,15 0 100 200 300 400 500 600 700 800 t, ºÑ ñ×10 -3 , êã/ì 3 ρ×10 -3 , кг/м 3 T ,°C σ в , МПа Объектами исследования были чугун СЧ-20 и алюминиевые сплавы систем Al-Si и Al-Mg. Предварительная термическая обработка ших- ты заключалась в нагреве в интервале 20…900 °С с выдержкой 5 ч и охлаждением на воздухе. В дальнейшем приготовление железных сплавов и анализ их свойств проводились по методике [1]. Установлено, что предварительная термиче- ская обработка шихты при постоянном времени оказывает существенное влияние на структуру и свойства чугуна СЧ-20. Прежде всего предвари- тельная термическая обработка шихты оказыва- ет влияние на объемную долю графита в струк- туре чугуна. Установлено (рис. 1), что объемная доля графита существенно увеличивается при использовании шихты, нагретой до 500 °С. При более высоком нагреве шихты объемная доля графита уменьшается. Минимальное количество графита наблюдается после нагрева шихты при 600 °С. При измерении микротвердости метал- лической основы чугуна установлено ее суще- ственное увеличение после нагрева в интервале 200 … 400 °С. Это связано с частичным образова- нием выделений цементита. При более высоком нагреве шихты выделения цементита исчезают, и твердость основы резко снижается (рис. 2). В то же время измерения плотности чугуна, приготовленного на предварительно обрабо- танной шихте, показало, что плотность в связи с увеличением объемной доли графита плавно снижается в случае нагрева шихты до 500 °С (рис. 3). Более высокие температуры нагрева приводят к некоторому увеличению плотно- сти, но все-таки она остается ниже, чем у чу- гуна, приготовленного обычным способом. Естественно, что увеличение объемной доли графита приводит к снижению прочности чу- гуна (рис. 4). Такое снижение может достигать 185…180 МПа вместо исходных 210…215 МПа. Полученные результаты позволяют сделать существенный вывод о том, что с помощью предварительной термической обработки можно изменить структурно-фазовое состояние ших- тового чугуна, что в последующем наследуется чугуном окончательного состава. Влияние предварительной термической обра- ботки изучалось также на алюминиевых сплавах. Она заключалась в нагреве до определенных тем- ператур, выдержке и охлаждении. Приготовленные в цеховых условиях алюминиевые сплавы на тер- мообработанной шихте имеют повышенные меха- нические свойства, жидкотекучесть и плотность. Эффективность этого способа обработки шихты определяется скоростью охлаждения (табл. 1). Заметим, что самая меньшая пластичность окончательно приготовленного сплава наблю- дается при предварительной обработке шихты с охлаждением с печью. Это, возможно, проис- ходит потому, что при охлаждении силуминов с температуры 535 °С с печью в их микрострукту- ре наблюдается большое количество продуктов распада по дендритам твердого раствора. Эти продукты образуются в результате распада во- дорода и других примесных элементов в осно- ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ТЕХНОЛОГИЯ № 2 (43) 2009 4