Способ термической обработки чугуна

1006508 СОЮЗ СОВЕТСНИХиаицмлекиехРЕСПУБЛИН 0% О 4 ИТЕТ СССР ИЙ И ОТНРЬПИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вод цик(21) 3293873/ 22-02(56) 1, Изготовление абразивостойккх деталей из белых износостойких чугу. нов. НИИинформтяжмащ.М., 1972, с.27.2. Авторское свидетельство СССР Р 460307, кл. С 21 П 5/04, 1973, (54)(57)1,СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТ КИ 11 УГУНА, преимущественно высоколе гированного износостойкого, включаю-. щий термоциклирование относительно Ас" и окончательное охлаждение на воздухе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения обраба,тываемости резанием, чугун после термоциклирования подвергают изотерми.ческой выдержке в течение 1,5-2,5 ч при температуре ниже Ач на 20-80 С.2. Способ по п 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью сокра.щения времени термообработки при термоциклировании,.нагрев и охлаждение проводят со скоростями 150- 2500 С/мин и 1800"3600 фС/мин, соот" ветственно,3. Способ по пп.1 и 2 , о т л ич а ю щ и й с я тем, что нагрев и охлаждение проводят до 1100-1150 С и до 400"5000 С, соответственно.4. Способ по пп. 1-3,. о т л и ч аю щ и й с я тем, что в процессе термоциклирования при 400-500 С проят выдержку, уменьшающуюся от ла к циклу.Изобретение относится к термичес-кой обработке чугуна и может бытьиспользовано в любой отрасли промышленности, применяющей иэносостойкиечугуны.Известен способ термической обработки износостойких чугунов, направленный на устранение недостатков ли;того состояния и повышение пластичности перед механической обработкойзаготовок, включающий медленный нагрев в течение 6 ч до 600+1 ООС, выдержку при этой температуре до 4 ч,нагрев до 900+10 дС в течение 2 ч ивыдержку 2 ч, Далее проводят медленное охлаждение со.скоростью 25-30 С/чдо 400+20 ОС и окончательное охлаждение на воздухе. Общее время обработ"ки 30-32 ч 1,Недостатком этого способа термообработки является большая продолжительность процесса.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетоя спо.соб термической обработки чугуна,включающий многократный нагрев соскоростью 30-100 С/мин до 980-1050 Сос последующим охлаждением на воздухедо 600-650 С и окончательным охлаждением на воздухе до комнатных температур после 5-8 циклов обработки.Общее время обработки 3-5 ч 21,Однако известный способ предусматривает распад первичного цементита иразвитие процесса графитизации вбелых малолегированных износостой- .ких чугунах и не пригоден для обработки высоколегированного иэносостойкого чугуна.Цель изобретения - повышение обрабатываемости резанием за счетснижения твердости и сокращениявремени термообработки.Поставленная цель достИгаетсятем, что согласно способу термической обработки чугуна, преимущественно высоколегированного износостойко го, включающему термоциклированиеотносительно Ас, и окончательноекохлаждение на воздухе, чугун послетермоциклирования подвергают изотермической выдержке в течение 1,5 -2,5 ч при температуре ниже Ач на20-80 С.При этом при термоциклированиинагрев и охлаждение проводят соскоростями 150-250 и 18003600 С/мин,соответственно, температура нагреваи охлаждения при термоциклированииравна 1100-1150 и 400-500 С, соответственно, а при 400-500 ОС проводятвыдержку, уменьшающуюся от цикла кциклу. Нагрев до 1150 С ускоряет диффузионные процессы растворения карби. дов в аустените. При нагреве выше 11 50 С с принятыми скоростями появляется опасность оплавления тонкихребер и краев иэделия, Скорость нагрева 150-250 вС/мин является максимальной для принятого иэделия в реальныхусловиях производства. Указанная5 скорость нагрева способствует подавлению полигонизации и развитию процессов рекристаллиэации аустенита.Отличие теплопроводности и коэффициентов линейного расширения фаз при10 условиях быстрого нагрева определяетрезкое увеличение плотности дислокаций в сплаве, которая в последующихциклах может достигнуть уровня100 см. Медленный нагрев с увеличени15 емобщего времени обработки способствует получению более грубой структуры.Температура охлаждения в каждомцикле обработки (400-500 С) определяется целесообразностью получениябейнитной структуры с высокой степенью дисперсности карбидов и их рав"номерным выделением в объеме матрицы,Охлаждение до 400".500 вС проводит 25 ся ускоренно с целью подавления процесса выделения углерода иэ аустенита на поверхности сотового ледебурита и сохранения пересыщенного твердого раствора аустенита до требуемыхтемператур распада.Термические и фазовые напряженияпри этом увеличивают плотность дислокаций мелкозернистого аустенита,что снижает его устойчивость к рас 6паду и время -эс превращения, Дальнейшее увеличение скорости охлажденияприводит к образованию закалочныхнапряжений высокого уровня,Целесообразность сокращения времени выдержкив процессе термоциклиро 40 вания при 400-500 С от цикла к циклуопределяется тем, что эвтектоидныйи вторичный цементит при переохлаждении аустенита ниже 760-780 С выделяоется безинкубационно. Кроме того,45 инкубационный период у-сС+ к превращения при 400-500 С является минимальным, от цикла к циклу уменьшаетсяразмер зерна.аустенита, растет степень сфероидизации карбидов в аусте"ните при их равномерном распределении в объеме матрицы.При этом начальные стадии каждогопоследующего отогрева приводят кинтенсивному завершению -ъ Ю,+ к распада, а с увеличением степени сфероидизации карбидов растет их устойчивость к растворению при следующихкратковременных нагревах, так какуменьшается поверхностная энергияи растет уровень межатомных связей6 О углерода;Увеличение выдержки при 400-500 Сизлишне увеличивает, продолжительность обработки.Выбор температуры изотермической65 выдержки на 20-80 ОС ниже Ач послетермоциклирования определен условиями распада пересыщенного мелкозернистого аустенита при достаточно маломинкубационном периоде с образованиемабнормальной структуры.При более высоких температурах 5(выше 700 С) идет преимущественноевыделение углерода на ледебуритныйостов, а переохлаждение аустенитаниже 700 С приводит к образованиюопластинчатого перлита.Способ осуществляется следующимобразом.Заготовки нагревают в расплавесолей до 1100-1150 С с последующимохлаждением на стальной -или медной 15плите с обдувом сжатым воздухом до400-500 С, проводят кратковременнуюовыдержку при этой температуре врасплаве солей и повторяют цикл нагрева и охлаждения с последовательнымуменьшением времени изотермическойвццержки при-500 С от 8 до 0 мин.После 4-6 циклов обработки заготовкис температурЫ последнего нагревапереносят в расплав солей с температурой ниже Ач .на 20-80 ОС и производят изотермическую вццержку в тече"ние 1,5-2,5 ч с окончательным .охлаждением на спокойном воздухе.В результате предлагаемой обработки происходит частичное разрушениескелета ледебурита,.уменьшение размера зерна, сфероидизация и коагуляциякарбидов, что обусловлено многократным наложением термического и фазово:го наклепа на процессы растворения 35и выделения карбидов и их сфероидизацию,Изотермическая выдержка после термоциклирования обеспечивает окончательную стабилизацию. структуры,уменьшает плотность дислокаций вобъеме матрицы и способствует развитию процесса коагуляции карбидов. 40 50 Полученная таким образом мелкозер нистая структура с равномерно рас" положенными 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.П р и м е р . Заготовки высоколе- гированного износостойкого чугуна ИЧХ 12 М (ЗООХ 12 И) сечением 8-15 мм подвергнуты термообработке по трем режимам:1. Медленный нагрев в электрической камерной печи до 600 С, выдержкач, нагрев до 900 С, вцдержка 2 ч, медленное охлаждение с печью до 400 фС и выгрузка из печи на воэ" дух. Общее время 33 ч.11. Нагрев со скоростью 80-90 С/мин в соляной ванне с температурой (1000 - 1030)+ 5 ОС, охлаждение со скоростью 80-160 фС/мин на,спокойном воздухе до 620 Ф 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.10. 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 500- 450 С, перенос заготовок в бесщелочную ванну с температурой 460 + 10 С, выдержка при этой температуре в тече. ние 8 мин и повторный нагрев до, 1130 + 10 С.На каждом последунщем .цикле время вццержки при 460 + 5 ОС уменьшается (6., 4, 2, 0 мин) . С температуры последнего нагрева заготовки переносятся в соляную ванну с температурой 700 + 5 С с изотермической вццержкой 1-2,5 ч. Окончательное охлаждение осуществляют на воздухе; Общее вре- е 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 вм/мин.щ (предлагаемый способ 1 34,8 3537 Тираж 566 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений н открытий113035, Москва, Ж-.35, Раушская.наб д, 4/5неГфечеРГфчф 5 феЕУЕЛфффюф ВЕюеефаеФфеееееРщфилиал ппп патент, г,.Ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ 2054/42 Составитель И. ЛипгартРедактор Г; Безвершенко Техред.Т.фанта, Коррек тор О Билак