Способ обработки белого чугуна

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

gag С 21 0 5/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3390552/22-02 (22) 26.02.82 (46 ) 07.10.83. Бюл. N 37 (72) Ю.Н. Таран, П;ф. Нижниковская,.

Т.М. Миронова, М.М. Рябчий, Л.М. Снаговский и В.Т. Шевцов (71) Днепропетровский металлургический институт (53) 621.785.79(088.8) (56) 1. Проблема современной металлургии, 1955, Ю 4 (22), с. 104-115, 2. Авторское свидетельство СССР

М 619526, кл. С 21 D 5/04, 1976, (54)(57) 1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ БЕЛОГО

ЧУГУНА, включающий нагрев до темпераÄÄSUÄÄ 1 46302 А туры на 40-60 С ниже линии солидус, выдержку и деформацию, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения технологической пластичности, деформацию осуществляют в два эта па, при этом предварительную деформацию осуществляют со степенью 5-151 после выдержки, после чего производят подогрев до первоначальной температуры, дополнительную выдержку в течение 3-7 ч и окончательную деформацию.

2. Способ по и. 1, о т. л и ч а ю . шийся тем, что выдержку с течение 3-7 ч проводят в обеэуглероживающей атмосфере. ществляют со степенью 5- 15> после выдержки, после чего производят подо" грев до первоначальной температуры, дополнительную выдержку в течение

3-7 ч и окончательную деформацию.

Выдержку в течение 3-7 ч проводят в обезуглероживающей атмосфере.

В процессе предварительной деформа ции значительно увеличивается количество дефектов кристаллической решет. ки цементита (вакансий и дислокаций), а также образуются микронесплошность.

Вакансии и дислокации способствуют активизации диффузии атомов углерода при нагреве, а микронесплошности и пустоты служат местами образования новых более стабильных карбидов на базе легирующих элементов при распаде цементита на аустенит и специальные карбиды в процессе дальнейшего отжига, Таким образом, предварительная деформация в значительной степени стимулирует и ускоряет процесс распара цементита на аустенит и специальные карбиды при нагреве, Предварительная деформация менее

5ã. не эффективна, так как при последующем отжиге распад цементита на аустенит и карбиды не ускоряется по сравнению с исходным чугуном и заметных структурных изменений после отжиra не происходит.

С увеличением степени деформации увеличивается дефектность цементита и процесс его распада при последующем нагреве и выдержке активизируется.

Увеличение степени предварительной деформации более 153 для литой заготовки из белого чугуна недопустимо, так как в этом случае имеет место образование трещин, приводящее в процессе дальнейшего деформирования к разрушению заготовок, После предварительной деформации необходим подогрев до первоначальной температуры и выдержка в течение 37 ч для распада цементита, в результате чего разбивается сплошная эвтектическая сетка и роль матрицы в чугуне переходит к твердому раствору. При выдержке после предварительной деформации при температуре на 40-60О ниже линии солидус менее 3 ч, в структуре сохраняется более 1/3 непревращенного эвтектического цементита, что отрицательно сказывается на пластичности чугуна.

Процесс распада цементита на аустенит и карЬиды полностью завершает1 1046302 2

Изобретение относится к металлур" гии и машиностроению, в частности к обработке Ьелого чугуна, и может быть использовано при изготовлении изделий из белого чугуна обработкой давлением, 5

Известен способ обработки белого чугуна, заключающийся в нагреве заготовки перед деформацией до 10501075 С, что приводит к растворению вторичного цементита и повышению плас.!О тических свойств чугуна $1), Однако сохранившийся после такой обработки эвтектический цементит хрупкая составляющая белого чугунаэатрудняет пластическую деформацию.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является спосоЬ обработки белого чугуна, включающий нагрев до температуры на 40-60 С ниже линии о солидус, и подстуживание до темпера" туры деформации, лежащей на 60-100ОС ниже линии солидус. Нагрев и подстуживание проводят многократно. При этом цементитная сетка разрывается, 2g цементит сфероидизируется и распреде" ляется в аустенитной матрице, т.е. наблюдается инверсия фаз и роль матри. цы в чугуне переходит к аустениту, эа счет чего повышается пластич30 ность (2 3.

Недостатком данного способа является тот факт, что его нельзя применять в промышленных условиях для заготовок большего диаметра. Iloскольку разница между температурой аустенитизации и температурой подстуживания составляет 20-40 С, а нижний предел температуры нагрева под аустенитизацию и верхний темпе"

40 ратурный предел подстуживания даже совпадают (60 С ниже линии солидус), то выдержать такие режимы тепловой обработки в промышленных условиях затруднительно, а для крупных заго45 товок, например пятисоткилограммовых слитков, невозможно, так как только о для выравнивания температуры по всему сечению отливки требуется несколько часов.

Цель изобретения — повышение технологической пластичности °

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки белого чугуна, включающему нагрев до температуры на 40-60 C ниже линии соли- SS дус, выдержку и деформацию, деформацию осуществляют в два этапа, при этом предварительную деформацию осу3 10463 ся в течение 6-7 ч при 1110-1090 С.

При увеличении времени выдержки с 7 до 10 ч заметных изменений в структуре чугуна не происходит, но при выдержке более 10 4 карбиды, образующиеся в результате распада цементита, коалесцируют, приобретая огранку, что в свою очередь, снижает пластичность.

Таким образом, оптимальной является выдержка 3-7 ч при температуре >О о на 40"60 C ниже линии солидус.

Процесс распада цементита интенсифицируется в поверхностных слоях чугунной заготовки в результате обезуглероживания, чему способствует СО2, f5 в атмосфере которого производят от» жиг.

Глубина обезуглероженного слоя после отжига в атмосфере углекислого газа в течение 3-7 ч составляет 25 мм, что является достаточным для дальнейшего деформирования заготовки без внутренних и поверхностных трещин.

После такой обработки цементитная сетка разбивается и структура чугуна состоит из аустенита и мелкодисперсных специальных карбидов, либо из аустенита, мелкодисперсных специальных карбидов и остатков цементитных, изолированных друг от друга включений, в зависимости от времени выдержки и от сечения заготовки. Такая структура способствует повышению пластичности чугуна и позволяет получать качественные поковки любого размера без внутренних и поверхностных трещин.

Пример. Цилиндрическую литую заготовку из белого чугуна, содержащую,9.: углерод 2,9, ванадий 0,6, кремний 0,65, остальное - железо, диаметром 100 мм и высотой 100 мм нагревают в камерной печи до 1110 С и выдерживают в течение часа. Затем заготовку извлекают иэ печи и на кривошипном прессе с номинальным усилием 100 т подвергают деформации.

02 4

Обработку заготовок производят при разных степенях деформации: 5, 10 и 154. Отжиг при достижении после подогрева в обеэуглероживающей среде первоначальной температуры с выдержкой: 3, 5 и 7 ч осуществляют для каждой испытуемой заготовки в укаэанных процентах деформации. . Кроме того, проводят испытания и в обезуглероживающей среде при степени деформации заготовок соответственно 5, 10 и 154 и времени выдержки

3, 5 и 7 ч..

После отжигов заготовки извлекают из печи и на гидравлическом прессе осуществляют деформацию 80-В5Ф.

Результаты испытаний сведены в табл. 1.

Свойства белого чугуна, обработанного известным способом, предлагаемым и в литом состоянии, приведены в табл. 2.

Разработанный способ обработки позволяет, сохраняя высокую твердость и износостойкость, значительно повысить ударную вязкость и пластичность белых чугунов и получать из них изделия путем ковки и прокатки.

Использование изобретения позволит получить изделия путем пластической деформации белого чугуна. 8 ряде случаев (например, мелющие тела для мель. ницы, пульпопроводы и т.n.), чугунные изделия обнаруживают значительно более высокие служебные свойства наряду с дешевизной, по сравнению со стальными. Кроме того, использование чугуна в качестве конструкционного материала, а это становится возможным при пластическом деформировании чугун. ных заготовок для получения готовых изделий, позволит более рационально испольэовать высококачественные стали.

Экономический эффект при изготовлении мелющих тел для мельниц при объеме 70 000 т в год составит

700 тыс. рублей.

1- ..302

Таблица 1

МаксимальВремя выдерж ки, ч

Способ

Примечание ная степень деформации, 52

60

Известный

Предлагаемый

Отжиг s воздушной атмосфере

3 57 68

5

80

7 Трещин не наблюдалось

3 69

80 Заготовки

0 Не разруша лись

10

Трещин не наблюдалось

80 Заготовки не разрушались

5 трещин не наблюдалось

20

17

20

20

Отжиг проводили в атмосфере СО2

80 За готовки не Разрушались

Трещин не наблюдалось

Степень предварительной дефор" мации, ф

5

7

7

Степень деформации, при которой наблюдалось появление трещин

Степень деформации, при которой наблюдалось разрушение заготовки, о

29

29

82

Появление трещин наблюдалось в процессе предварительной деформации

1046302

Таблица 2

Твердость

НРС

Сопротивление пластической деформации, кгс/мм

Ударная вязкост ь

Относительное сжатие, Относительное

Чугун удлинение, 0,1 до 40

Литой белый чугун

25-30

Деформированный чугун (по известному способу пос" ле отжига) 63

3,0 2,8 0,6 30

Деформированный чугун (по предлагаемому способу, после отжига) 1,1 32

5,5 6,0

0,4 64

119

63

6,2 6,0

1,5

Составитель И. Липгарт

Редактор Т. Киселева Техред Т.Фанта Корректор В. Бутяга

Заказ 7666/25

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Деформированный чугун (по предлагаемому способу после закалки

1100 С и отпуска) Деформированный чугун (по предлагаемому способу с отжигом в обезуглероживающей атмосфере, 5 ч при 1100 C) Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

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

Повышение технологической пластичности по сравнению со способом прототипом