Способ термической обработки чугуна

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUWI

РЕСПУБЛИК за г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHQ5AV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3293873/ 22-02 (22} 25. 05. 81 (46) 23. 03 ° 83. Бюл. р (72) М.A. Перфилов и С.Г. Колосов (53) 621 785.79(088.8) (56) 1. Изготовление абразивостойккх деталей из белых износостойких чугу. нов. НИИинформтяжмащ.М., 1972 с.27.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 460307, кл. С 21 D 5/04, 1973, (54) (57) 1.СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ OSPASOT

КИ ЧУГУНА, преимущественно высоколе» гированного износостойкого, включаю-. щий термоциклирование относительно

Ас и окончательное охлаждение на ( воздухе, отличающийс я тем, что, с целью повышения обраба,тываемости резанием, чугун после тер-.

„.SU„„. 1006508 А моциклирования подвергают изотерми.ческой выдержке в течение 1,5-2,5 ч при температуре ниже Ач на 20-80 С.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сокра- . .щения времени термообработки при термоциклировании,.нагрев и охлаждение проводят со-скоростями 150250 C/мин и 1800-3600 С/мин, соответственно, 3. Способ по пп.1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что нагрев и охлаждение проводят до 1100-1150 С и до 400-5000С соответственно.

4. Способ по пп. 1-3,. о т л и ч аю шийся тем, что в процессе тер оциклир вания при 400-500 С про- Е водят выдержку, уменьшающуюся от цикла к циклу.

1 006508

Изобретение относится к термичес- кой обработке чугуна и может быть использовано в любой отрасли промышленности, применяющей иэносостойкие чугуны.

Известен способ термической обработки износостойких чугунов, направленный на устранение недостатков ли; того состояния и повышение пластичности перед механической обработкой заготовок, включающий медленный нагрев в течение 6 ч до 600+10ОC выдержку при этой температуре до 4 ч, нагрев до 900+10 C в течение 2 ч и выдержку 2 ч. Далее проводят медленное охлаждение со. скоростью 25-30 С/ч до 400+20вС и окончательное охлаждение на воздухе. Общее время обработки 30-32 ч (1) .

Недостатком этого способа термообработки является большая продолжительность процесса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности являетоя способ термической обработки чугуна, включающий многократный нагрев со скоростью 30-100 С/мин до 980-1050 С о с последующим охлаждением на воздухе до 600-650 С и окончательным охлаждением на воздухе до комнатных температур после 5-8 циклов обработки.

Общее время обработки 3-5 ч (2).

Однако известный способ предусматривает распад первичного цементита и развитие процесса графитизации в белых малолегированных износостой- . ких чугунах и не пригоден для обработки высоколегированного иэносостойкого чугуна.

Цель изобретения — повышение обрабатываемости резанием за счет снижения твердости и сокращения времени термообработки.

Поставленная цель достИгается тем, что согласно способу термической обработки - чугуна, преимущественно высоколегированного износостойко° го, включающему термоциклирование относительно Ас, и окончательное к охлаждение на воздухе, чугун после термоциклирования подвергают изотермической выдержке в течение 1,5—

2,5 ч при температуре ниже Ач на

20-80 С.

При этом при термоциклировании нагрев и охлаждение проводят со скоростями 150-250 и 1800 3600 С/мин, соответственно, температура нагрева и охлаждения при термоциклировании равна 1100-1150 и 400-500 С, соответственно, а при 400-500 C проводят выдержку, уменьшающуюся от цикла к циклу.

Нагрев до 1150 С ускоряет диффузионные процессы растворения карби дов в аустените. При нагреве выше

11 50 С с принятыми скоростями появляется опасность оплавления тонких ребер и краев иэделия. Скорость нагрева 150-250@С/мин является максималь. ной для принятого иэделия в реальных условиях производства. Указанная скорость нагрева способствует подавлению полигонизации и развитию процессов рекристаллиэации аустенита.

Отличие теплопроводности и коэффициентов линейного расширения фаз при

10 условиях быстрого нагрева определяет резкое увеличение плотности дислокаций в сплаве, которая в последующих циклах может достигнуть уровня

10 0 см . Медленный нагрев с увеличени. ем общего времени обработки способствует получению более грубой структуры.

Температура охлаждения в каждом цикле обработки (400-500 С) определяется целесообразностью получения бейнитной структуры с высокой степенью дисперсности карбидов и их равномерным выделением в объеме матрицы.

Охлаждение до 400".500 С проводит25 ся ускоренно с целью подавления процесса выделения углерода иэ аустенита на поверхности сотового ледебурита и сохранения пересыщенного твердого раствора аустенита до требуемых температур распада.

Термические и фазовые напряжения при этом увеличивают плотность дислокаций мелкозернистого аустенита, что снижает его устойчивость к рас6 паду и время -эс, превращения. Дальнейшее увеличение скорости охлаждения приводит к образованию закалочных напряжений высокого уровня, Целесообразность сокращения време. ни выдержки в процессе термоциклиро40 вания при 400-500 С от цикла к циклу определяется тем, что эвтектоидный и вторичный цементит при переохлаждении аустенита ниже 760-780 С выделяо ется безинкубационно. Кроме того, 45 инкубационный периоду-+ + к превращения при 400-500 С является минималь. ным-, от цикла к циклу уменьшается размер зерна. аустенита, растет степень сфероидизации карбидов в аустените при их равномерном распределении в объеме матрицы.

При этом начальные стадии каждого последующего отогрева приводят к интенсивному завершению -«, + к рас55 пада. а с у еличением степени сфероидизации карбидов растет их устойчивость к растворению при следующИх кратковременных нагревах, так как уменьшается поверхностная энергия и растет уровень межатомных связей

6О углерода;

Увеличение выдержки при 400-500 С излишне увеличивает. продолжительность обработки.

Выбор температуры изотермической

65 выдержки на 20-80ОC ниже Ач после

10065 08 термоциклирования определен условиями распада пересыщенного мелкозернистого аустенита при достаточно малом инкубационном периоде с образованием абнормальной структуры.

При более высоких температурах 5 (выше 700 С) идет преимущественное выделение углерода на ледебуритный остов, а переохлаждение аустенита ниже 700 С приводит к образованию о пластинчатого перлита.

Способ осуществляется следующим образом.

Заготовки нагревают в расплаве солей до 1100-1150 С с последующим охлаждением на стальной -или медной 5 плите с обдувом сжатым воздухом до

400-500 С, проводят кратковременную о выдержку при этой температуре в расплаве солей и повторяют цикл нагрева и охлаждения с последовательным уменьшением времени изотермической вццержки при- 400-500 С от 8 до 0 мин.

После 4-6 циклов обработки заготовки с температурЫ последнего нагрева переносят в расплав солей с температурой ниже Ач< .на 20-80ОС и производят изотермическую выдержку в течение 1,5-2,5 ч с окончательным .охлаж« дением на спокойном воздухе.

В результате предлагаемой обработки происходит частичное разрушение скелета ледебурита, уменьшение .размера зерна, сфероидизация и коагуляция карбидов, что обусловлено многократным наложением термического и фазово-: го наклепа на процессы растворения Ç5 и выделения карбидов и их сфероидизацию.

Изотермическая выдержка после термоциклирования обеспечивает окончательную стабилизацию. структуры, уменьшает плотность дислокаций в объеме матрицы и способствует разви тию процесса коагуляции карбидов..

50

Полученная таким образом мелкозер- 45 нистая структура с равномерно расположенными по объему матрицы сфероидальными карбидами обеспечивает ,снижение твердости и хорошую обрабатываемость резанием заготовок из . износостойких высоколегированных чугунов. Кроме того, полученная структура является весьма технологичной к последующей упрочняющей термообработке готовых иэделий и обеспечит повышение их эксплуатационных . свойств.

Пример . Заготовки высоколе гированного износостойкого чугуна

ИЧХ12М (300X12h1) сечением 8-15 мм подвергнуты термообработке по трем режимам:

I. Медленный нагрев в электрической камерной печи до 600 С, выдержка 4 ч, нагрев.до 900 С, вццержка

2 ч, медленное охлаждение с печью до 400(С и выгрузка из печи на воздух. Общее время 33 ч.

1I. Нагрев со скоростью 80-90 С/мин в соляной ванне с температурой (1000 - 1030) «+ 5ОС, охлаждение со скоростью 80-160 С/мин на.спокойном воздухе до 620 + 20 С, повторный. наг. рев в соляной ванне и так далее (всего 8 циклов) . Последний .нагрев завершается охлаждением на воздухе до комнатных температур. Общее время

4,5 ч.

t0. Нагрев со скоростью 180—

200 С/мин до 1130 + 10 С в соляной. ванне с температурой 1260 — 1270 С, ускоренное охлаждение на медной плите с обдувом сжатым воздухом до 500450 С, перенос заготовок в бесщелочную ванну с температурой 460 + 10 С, выдержка при этой температуре в течение 8 мин и повторный нагрев до, 1130 + 10 С.

На каждом последунщем .цикле время выдержки при 460 + 5ОС уменьшается (6., 4, 2, 0 мин) . С температуры последнего нагрева заготовки переносятся в соляную ванну с температурой

700 «+ 5 С с изотермической выдержкой

1-2,5 ч. Окончательное охлаждение осуществляют на воздухе; Общее.вре- мя 2,5 ч.

Результаты обработки приведены в таблице.

Термическая обработка по предлагаемому способу .обеспечивает практически одинаковую твердость и обраба-. тываемость резанием с медленным печным отжигом.

Термическая обработка по предлагаемому способу обеспечивает получение необходимой структуры в 15 раз быстрее, чем.при медленном печном отжиге и в 1,5-2 раза быстрее, чем по известному способу.

1006508

Режимы термообработки

Скорость резания, при часовой стойкости резца s м/мин (2мм

S = 0,29 мм/об

Твердость, HRC

1 (медленный печной отжиг) 36,5

30-33

6,2

tl (известный способ) 62 64.Ig (предлагаемый способ) 34,8

35 37

Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений н открытий

113035, Москва, II(-.35, Раушская.наб,, д. 4/5

3 ЕЕЮГ%5 %НРФ ееФ ЮРМАЛ\ Фею еЕ\\еююеФаееФеюеееееР е е филиал IIIIII патент, г..Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 2054/42

Составитель И. Липгарт

Редактор Г; Безвершенко Техред.Т. Фанта, Хоррек тор О, Билак