7. Obróbka cieplna żeliwa.

Obróbkę cieplną stosuje się w celu poprawieniu niektórych własności wytrzymałościowych, zmiękczenia , poprawienia skrawalności . Odlewy żeliwne odpręża się , stabilizuje ich wymiary poprawia odporność na ścieranie . Wszystkie zabiegi mają na celu poprawienie własności wytrzymałościowych . Stosuje się je dla żeliw z drobnymi płatkami grafitu , bądź posiadających grafit w postaci kulkowej ponieważ wtedy tylko zabieg jest konieczny . W przeciwnym przypadku wzrost własności jest nieznaczne . Do żeliw szarych i sferoidalnych stosuję się następujące zabiegi obróbki cieplnej :

 1/ Wyżarzanie odprężające

Wyżarzanie odprężające odlewów przeprowadza się przy temperaturze 500 - 550 oC w czasie 6 - 8 godz. Poleca się stosować małe szybkości nagrzewania oraz studzenia z piecem do temperatury 200 oC . Zabieg ten pozwala na prawie całkowite wyeliminowanie naprężeń (90%) stosowanie wyższych temperatur jest nie wskazane ze względu na grafityzację cementytu w perlicie .

 2/ Wyżarzanie zmiękczające lub grafityzujące .

Jeżeli zachodzi konieczność zmniejszenia twardości odlewów o osnowie perlitycznej przeprowadza się wyżarzanie przy temperaturze 680 - 750 oC. W ciągu 1 godziny . Na 25 mm w przekroju z następnym wolnym studzeniem z pieca do temperatury ok. 200 oC . Podczas tego zabiegu następuje grafityzacja i sferoidyzacja perlitu i cementytu. Żeliwo staje się bardziej plastyczne i miękkie .

 3/ Wyżarzanie normalizujące .

Celem tego wyżarzania jest zwiększenie twardości i polepszenie odporności na ścieranie żeliwa . Odlewy wygrzewa się przy temperaturze 850 - 950 oC przez 1 godz. na 25 mm przekroju . Podczas tego wyżarzania wzrasta zawartość węgla w austenicie kosztem zmniejszania się ilości grafitu . Po następnym chłodzeniu w powietrzu , uzyskuje się drobnoziarnisty perlit i grafit . Żeliwo o takiej strukturze jest bardziej odporne na ścieranie i posiada lepszą wytrzymałość na rozciąganie , niż przed wyżarzaniem z osnową ferrytyczną lub ferrytyczno-perlityczną .

 4/ Ulepszanie cieplnie

Ulepszanie cieplne stosuje się do żeliw o osnowie perlitycznej i polega na hartowaniu w temperaturze 850 - 870 oC , chłodzeniu w oleju i odpuszczaniu w temperaturze 300 - 500 o C. Odlewy żeliwne wytrzymuje się przy temperaturze hartowania przez czas potrzebny do wyrównania temperatury w całym przekroju . Podczas odpuszczania przedmioty wygrzewa się przez kilka godzin . Po ulepszaniu cieplnym uzyskuje się wzrost wytrzymałości na rozciąganie i wyraźnie poprawia się ścieralność.

5/ Hartowanie izotermiczne .

Hartowanie zwykłe żeliw jest kłopotliwe ze względu na dużą skłonność do pękania nawet przy chłodzeniu olejem . Korzystniejszym zabiegiem jest hartowanie izotermiczne . Aby zahartować odlew izotermicznie należy nagrzać go do temperatury 830 - 870 oC , wytrzymać przy tej temperaturze przez 10 - 90 min. w zależności od wielkości przekroju , a następnie chłodzić w ciągu 30 - 50 min . w kąpieli solnej o temperaturze 300 - 500 oC w zależności od żądanych własności wytrzymałościowych . Hartowanie izotermiczne jest najkorzystniejszym zabiegiem poprawiającym własności wytrzymałościowe żeliw szarych i sferoidalnych .

Z Haimanna:

Żeliwo ciągliwe

Żeliwem ciągliwym nazywamy żeliwo otrzymane z żeliwa białego przez wyżarzanie grafityzujące. Powstający z rozkładu cementytu grafit w postaci zwartej tworzy charakterystyczne skupienia kłaczkowe i jest nazwany węglem żarzenia. Grafit o takim kształcie w małym stopniu zmniejsza przekrój czynny osnowy metalowej i dzięki temu żeliwa ciągliwe wykazują lepszy zespół własności wytrzymałościowych niż zwykłe żeliwa szare. Żeliwa te wykazują mniejszą kruchość i w ograniczonym stopniu odkształcają się plastycznie.

Żeliwo to otrzymuje się po przez odlanie żeliwa białego i wyżarzenie grafityzujące tych odlewów. Żeliwo białe nie może zawierać nawet małych ilości grafitu ponieważ węgiel żarzenia wydzieli się właśnie na tym graficie zachowując jego płatkowy kształt.

Po nagrzaniu żeliwa białego do temp 950-1000st.C jego struktura składa się z austenitu i cementytu (wtórny i eutektyczny). W tej temp. cementyt ulega rozpadowi na austenit i węgiel żarzenia. Zastosowanie modyfikatorów powoduje równomierne rozłożenie węgla żarzenia i skrócenie czasu żarzenia, a także wzrost własności wytrzymałościowych.

Podczas wolnego chłodzenia z austenitu wydziela się węgiel na już istniejącym węglu żarzenia. Rozpad austenitu na ferryt i wolny węgiel następuje w temp. ok.780 st.C z powodu na występowanie domieszek. Dla pełnego rozkładu cementytu wtórnego chłodzenie powinno być bardzo wolne. Po takim wyżarzaniu struktura osnowy metalowej żeliwa składa się z ferrytu i węgla żarzenia, a żeliwo nazwane jest czarnym.

Żeliwo białe powstaje przy chłodzeniu od pierwszego stadium grafityzacji do temp. otoczenia bez przystanku. Osnową jest perlit.

Spotyka się także żeliwo o osnowie sferoidytu (ferryt z cementytem kulkowym). Żeliwo to otrzymuje się z żeliwa białego z większą ilością Mn. Żeliwo to wykazuje dobre własności wytrzymałościowe i dobrą ciągliwość.