5. Термическая обработка литых заготовок перед обработкой резанием

Для повышения обрабатываемости резанием и стабилизации размеров литые заготовки подвергают термообработке. Характер термообработки зависит от вида литейного сплава, способа литья, размеров отливки и других факторов.

Термическая обработка чугуна применяется для изменения структуры металлической основы чугуна (матрицы), степени графитизации, снижения остаточных напряжений, стабилизации размеров. При этом форма графита в чугуне не изменяется.

Графитизирующий отжиг используют для разложения карбидов (устранения отбела) в отливках из всех видов чугуна и снижения твердости поверхностного слоя. Он производится при температуре 850–980ºС. Продолжительность отжига зависит от размеров отливки, толщины стенок, химического состава чугуна и обычно принимается из расчета 1 ч на каждые 25 мм толщины стенки отливки.

Для снижения твердости по всему сечению отливки и получения ферритной структуры матрицы производят вторую стадию отжига при температуре 700–720ºС. Переход с температуры 850–980ºС до 720ºС желательно проводить медленно. Это позволяет получить больше феррита и придает большую пластичность отливке. Окончательное охлаждение отливок в интервале температур 500–300ºС стремятся производить быстро во избежание отпускной хрупкости.

Нормализация чугуна производится при температуре 850–950 ºС с целью получения отливок повышенной прочности и износостойкости, т. е. получения отливок со структурой перлита. Одновременно происходит измельчение перлита и частичное снятие остаточных напряжений. После полного прогрева отливки выдерживаются в печи еще 30–120 мин с целью выравнивания структур по всему объему. Охлаждение производится на воздухе. Используя нормализацию, можно повысить марку чугуна примерно на два класса.

Отпуск как самостоятельный вид термообработки применяют только для снятия остаточных напряжений отливок из серого чугуна. При этом их нагревают до температуры 500–550 ºС, выдерживают 2–8 ч и охлаждают вместе с печью.

Стальные отливки обычно имеют крупнозернистую неоднородную структуру и низкую пластичность. В зависимости от химического состава стальное литье отжигают при температуре 850–900 ºС с выдержкой в течение 2–4 ч и охлаждают с печью. В этом случае получают наибольшую пластичность и минимальный уровень внутренних напряжений.

При нормализации отливки нагревают до той же температуры, выдерживают 4–5 ч, а затем охлаждают на воздухе. Это приводит к выравниванию и измельчению структуры.

Для средне- и высокоуглеродистых сталей нормализация дает более высокую твердость и меньшую пластичность, чем отжиг. Для низкоуглеродистых сталей нормализация как более дешевый вид термообработки может полностью заменить отжиг.

Термическая обработка отливок из цветных металлов применяется редко, в основном не для улучшения обрабатываемости резанием, а для улучшения механических свойств заготовки. Вид термической обработки указывается в технических условиях на отливку. Для снятия остаточных напряжений, возникающих в крупных отливках с неравномерным сечением стенок, применяют отпуск. Режим отпуска зависит от вида сплава, толщины стенок и конфигурации отливок.