Способ обработки белого чугуна

 

Использование: восстановление деталей машин, работающих в условиях абразивного изнашивания. Сущность изобретения: горячей накаткой поверхности белого чугуна создают текстуру цементита с преимущественной ориентировкой плоскостью базиса (001) параллельно плоскости накатки и с высокой интенсивностью дифракционных максимумов 002, 004 и 006. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 21 0 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4756441/02 (22) 11.09.89 (46) 23.11,92. Бюл. N 43 (71) Днепропетровский сельскохозяйственный институт (72) ГM.Âoðîáüåâ, Б.Х.Покутинский и

О.M.Ôåùåíêî (56) Петрова О.А, Управление текстурой цементита отливок белых чугунов для повышения износостойкости деталей сельскохозяйственных машин.: Автореф. дисс. на соиск.учен. степени КТН, Днепропетровск, 1988.

Изобретение относится к термической обработке, в частности к способам управления текстурой цементита доэвтектического белого чугуна, и может быть применено при восстановлении деталей машин, работающих в условиях абразивного изнашивания, Известен способ управления текстурой цементита в отбеленном слое чугунных листопрокатных валков, при котором управление текстурой цементита осуществляется за счет преимущественной ориентации кристаллов цементита плоскостью (020) перпендикулярно направлению теплоотвода при кристаллизации.

Недостатком этого способа является низкое значение механических характеристик отбеленного слоя чугунных листопрокатных валков.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ управления текстурой цементита белого чугуна, при котором управление текстурой цементита осуществляется посредством получения благоприятной., Ц,„„177бб94 А1 (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ БЕЛОГО ЧУГУНА (57) Использование: восстановление деталей машин, работающих в условиях абразивного изнашивания. Сущность изобретения: горячей накаткой поверхности белого чугуна создают текстуру цементита с преимущественной ориентировкой плоскостью базиса (001) параллельно плоскости накатки и с высокой интенсивностью дифракционных максимумов 002, 004 и 006. 1 табл. для повышения абразивной износостойкости преимущественной ориентировки цементита базисной плоскостью (001) параллельно поверхности износа, обеспечиваемой предварительным нагревом детали газовой горелки и введением дополнительного охлаждения наплавленного металла углекислым газом.

Недостатком этого способа является низкая твердость и прочность наплавленного слоя, а также невозможность применения механической обработки деталей после наплавки белым чугуном, а следовательно, и требуемой чистовой поверхности деталей, нет упрочнения наплавленного слоя.

Целью изобретения является управление текстурой цементита дозвтектического белого чугуна и применение целенаправленного текстурирования цементита при горячей накатке для повышения износостойкости деталей машин.

Для этого во многих поликристаллических материалах зерна ориентированы не случайно, а выстраиваются преимущественно около какого-либо направления или сово1776694

40

Представляло значительный научный интерес исследование текстуры доэвтекти- .45 ческого белого чугуна по глубине накатаннокупности направлений, Если в материале зерна ориентированы не случайно, а группируются относительно какого-то кристаллографического направления, то говорят, что имеется преимущественная ориентировка или текстура.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что наплавленный слой диэлектрического белого чугуна подвергается обработке, включающей создание заданной текстуры цементита базисной плоскостью (001) параллельно поверхности износа, отличающийся тем, что с целью повышения износостойкости, текстуру создают с высокой интенсивностью дифракционных максимумов 002, 004 и 006.

Предлагаемый способ управления текстурой доэвтектического белого чугуна осуществлен следующим образом.

Пластическое течение вызывает переориентацию решеток в отдельных зернах поликристаллического материала; реализуется стремление к развитию текстуры(к преимущественной ориентировке решеток), равно как и реализуется преимущественный характер изменения формы зерен.

Устойчивая текстура деформации является характерной особенностью строения пластически деформированного металла при данной температуре и схеме горячей накатки, Контролируя разработанный режим деформации и последующего нагрева, можно минимизировать образование текстуры. либо максимально развить благоприятную текстуру.

Так как характер пластической деформации вблизи поверхности образца может отличаться от деформации в объеме (в частности при накатке), то, следовательно, текстура изменялась по глубине образца.

Симметрия преимущественной ориентировки стремится к соответствию с геометрией собственно деформации. го слоя. Для этого проводили рентгеновские исследования сечений наплавленного и впоследствии прокатанного слоя белого чугуна, параллельных поверхности накатки.

Рентгеновская съемка "на отражение" осуществлялась на установках "ДРОН-2,0" и

"ДРОН-3,0". Исследование закономерностей текстурообразования цементита проводилось путем послойной съемки дифрактограмм на расстояниях 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1400 мкм от поверхности накатки. Расшифровка дифрактограмм осуществлялась после каждой послойной съемки. При этом особое внимание привлек

10

55 дифракционный максимум, приписанный графиту, поскольку микроструктурно графит не обнаруживался. Было высказано предположение, что максимум с межплоскостным о расстоянием d = 3.35 А, является вторым порядком отражения плоскости (001) цементита. Дпя проверки этого предположения вели съемку дифрактограмм от плоскости (001) монокристалла цементитэ.

Цементит, как наиболее твердая составляющая белого чугуна, является упрочняющей фазой с точки зрения механизма абразивного изнашивания. Поэтому, принимая во Внимание прямую зависимость между твердостью и абразивной износостойкостью, следовало ожидать, что повышение твердости цементитэ в направлении изнашивания должно обеспечивать увеличение эксплуатационной стойкости чугуна в абразивной среде. Подробно исследование анизотропии микротвердости цементита проводилось на пластинчатых монокристаллах. Сопоставляя дифрактограммы монокристалпов и исследуемых образцов, пришли к заключению; дифракционный максимум с межплоскосто ным расстоянием d = 3,35 А, является вторым порядком отражения плоскости (001) цементита. Этот результат зафиксирован впервые, поскольку в литературе отсутствуют ссылки на возможность регистрации отражения (002) плоскости (001) цементита.

С учетом такой расшифровки анализ дифрактограмм свидетельствует о том, что при горячей накатке происходит преимущественная ориентация кристаллов цементита плоскостью базиса (001), параллельно плоскости накатки. Об этом говорят и высокая интенсивность дифракционных максимумов (002), (004) и (006) на дифрактогрэммах, при этом дифракционный максимум (002) больше по площади, ограниченной фоном, по сравнению с дифракционными максимумами (004), (006). В то время как на дифрактограммах, снятых с плоскости (001) монокристалла цементита, наблюдается противоположная зависимость интенсивности от индексов дифракционных максимумов. Причиной этого явления есть горячая накатка — деформация кристаллов цементита в накатанном слое дозлектрического белого чугуна.

Для проверки этого предположения производили съемку дифрактограмм монокристэлпа цементита, предварительно продеформированного зачисткой на наждачной бумаге. Этим мы пытались приблизиться к

1776694 последствиям пластической деформации.

Таким образом было установлено, что горячая пластическая деформация принижает эффект первичной энкстинкции и приводит к накоплению статических искажений кристаллической решетки. В результате действия этих двух факторов структуры наблюдается усиление дифракционных максимумов с малым углом и ослабление отражений, соответствующих большим углам.

Дифрактограммы, снятые с сошлифованной поверхности монокристалла цементита, свидетельствуют о том, что в действительности пластическая деформация сильно влияет на перераспределение интенсивности дифракционных максимумов.

Таким образом, подтверждается предположение, что высокая интенсивность отражения (002) на дифрактограммах, объясняется искаженностью кристаллической решетки цементита.

Результаты микроструктурного анализа подтвердили, что текстура цементита образовалась в результате его накатки. При горячей пластической деформации цементита его кристаллы приобретают преимущественную ориентацию плоскостью базиса (001) параллельно накатанной поверхности.

Такая преимущественная ориентация цементита позволяет объяснить, почему микротвердость его, усредненная о большому числу кристаллов, на поверхности, параллельной поверхности накатки, более чем на

40 больше, чем в перпендикулярном сечении, а абразивная износостойкость белого чугуна за счет текстурирования цементита плоскостью базиса (001), параллельной поверхности накатки, в среднем на 60-70 > выше, чем на профиле зуба звездочки нетексту рирован ного.

Такая текстура оказалась оптимальной с точки зрения повышения абразивной износостойкости звездочек цепных передач.

При этом следует отметить, что степень текстурированности слабо возрастает по мере удаления от поверхности накатки в глубину накатанного слоя.

Использование предлагаемого способа управления текстурой цементита белого чугуна обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие

5 преимущества: повышение абразивной износостойкости деталей, за счет формирования текстуры и текстурообразования в наплавленн ых слоях доэвтектического белого чугуна и ри горя10 чей накатке, Получение чистовой поверхности слоя, наплавленного доэвтектическим белым чугуном, посредством горячей накатки, что способствует повышению твердости и абра15 эивной износостойкости белого чугуна.

Рентгенографическими исследованиями подтверждено, что при горячей накатке цементита его кристаллы приобретают преимущественную ориентировку плоскостью

20 базиса (001), параллельно накатанной поверхности, что способствует повышению износостойкости деталей. 3а счет управления текстурой цементита наибольшая твердость наблюдается на плоскости. базиса (001) па25 раллельно плоскости накатки, Разработанный способ текстурирования цементита был положен в основу предложенной технологии восстановления звездочек цепных передач сельхозмашин.

30 Результаты эксплуатационных испытаний свидетел ьствуют об увел иче н ии износостойкости восстановленных звездочек в 2 — 3 раза по сравнению с серийно выпускаемыми.

Формула изобретения

1. Способ обработки белого чугуна, включающий создание заданной текстуры цементита базисной плоскостью 001 парал40 лельно поверхности износа, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения иэносостойкости, текстуру создают с высокой интенсивностью дифракционных максимумов 002, 004 и 006.

45 2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что текстуру создают горячей накаткой поверхности.

1776694

Составитель Т.Бердышевская

Тех ред M.Mоргентал Корректор О. Густи

Редактор Т.Иванове

Заказ 4101 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагаринл, 101

Данные по износостойкости звездочки РКС 611220. Исследование изнашивающейся поверхности зубьев по толщине. Объем выборки п=12, Звездочка серийная