После литья, удаления песка и очистки отливки часто страдают от внутренних напряжений, неровной микроструктуры и крупных зерен. Непосредственное использование может легко привести к деформации, растрескиванию или ухудшению механических свойств.
Процессы термообработки включают в себя контроль нагрева, выдержки и охлаждения отливок для улучшения их внутренней структуры, устранения остаточных напряжений и улучшения механических свойств, таких как твердость, прочность и ударная вязкость, для удовлетворения требований различных условий работы.
В зависимости от типа материала и требований применения, распространенные методы термообработки отливок включают отжиг, нормализацию, закалку и отпуск, старение, а также закалку и отпуск.
Отжиг предполагает нагрев отливки до подходящей температуры и выдержку ее определенное время с последующим медленным охлаждением в печи. Это эффективно устраняет напряжение при литье, измельчает зерна, улучшает пластичность и прочность отливки, облегчая последующую механическую обработку.
Нормализация включает нагрев, а затем охлаждение на воздухе, что приводит к более высокой скорости охлаждения и повышению прочности и твердости. Подходит для обычных отливок с определенными требованиями к структурной прочности.
Для высокопрочных-марок литой стали (например, 42CrMo, ZG35CrMo, ZG40Cr) обычно используются закалка и отпуск - с последующим высоко-отпуском - для получения отпущенной сорбитной структуры, обеспечивающей баланс между прочностью и ударной вязкостью. Для отливок из мартенситной нержавеющей стали (например, 410, 420, 440°С) закалка и отпуск применяются аналогичным образом для получения хороших комплексных механических свойств.
Для аустенитных нержавеющих сталей (например, 304, 316, 304L, 316L) часто применяют обработку на раствор. Отливки нагревают до 1010–1150 градусов, а затем быстро закаливают водой-, позволяя карбидам полностью раствориться в аустенитной матрице, тем самым достигая превосходной коррозионной стойкости и хорошей пластичности.
Для прецизионных отливок, полученных методом литья по выплавляемым моделям, часто применяется обработка старением, включающая длительную выдержку при относительно низких температурах для стабилизации размеров отливки и предотвращения деформации при последующей механической обработке или использовании.
Этот процесс особенно подходит для высокоточных-компонентов, таких как корпуса клапанов, корпуса насосов и гидравлические фитинги.
Эффективность термообработки отливок тесно связана с температурой нагрева, скоростью нагрева, временем выдержки и способом охлаждения.
Чрезмерная температура может легко вызвать перегрев и подгорание отливки, а недостаточная температура не позволит достичь желаемого улучшения микроструктуры. Быстрые скорости нагрева или охлаждения могут вызвать новые напряжения или даже привести к образованию трещин.
Кроме того, параметры процесса термообработки существенно различаются для отливок из разных материалов (чугун, литая сталь, нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы и др.) и должны строго соблюдаться в соответствии с нормами материалов и требованиями к конструкции изделий.
Правильный процесс термообработки позволяет не только устранить структурные дефекты, возникшие в процессе литья, но и значительно повысить надежность и срок службы отливок. Это незаменимый ключевой этап-обработки в таких процессах, как точное литье, литье в песчаные формы и литье по выплавляемым моделям.
