Способ изготовления отливок из углеродистых сталей

(21 (22 (4644 ин, Е Г. Афтандилянц, улеба, О. М. КуА, Казанский и ья АН УС лем л8)П. М,с. 28 талловедение, М 5. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ, включающий выплавку стали, модифицирование, заливку в литейные формы, выбивку, охлаждение и термическую обработку, отличающийся тем, что,с целью повышения гидроабразивной износостойкости и срока службы отливок, расплав перед заливкой модифицируют азотом в количестве 0,010-0,020% и ванадием в количестве 0,07-0,10 О/а термическую обработку отливок проводят при температуре на 30-50 С ниже температуры полного растворения нитридов ванадия.Изобретение относится к литейному производству, в частности, к способам изготовления отливок рабочих колес нефтяных магистральных насосов.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ изготовления отливок из углеродистых сталей, включающий выплавку стали, модифицирование, заливку в литейные формы, выбивку, охлаждение н термическую обработкуЦ,Однако такой способ изготовления отливок не позволяет получить отливки достаточно высокой степени однородности вследствие грубой дендритной структуры и больших размеров зерен ферритоперлитной структуры, что приводит к низкой гидроабразивной износостойкости и преждевременному разрушению.Цель изобретения - повышение гидроабразивной износостойкости и срока службы отливок.Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления отливок из углеродистых сталей, включающем выплавку стали, модифицирование, заливку в литейные формы, выбивку, охлаждение и термическую обработку, расплав перед заливкой модифицируют азотом в количестве 0,01-0,020 % и ванадием в количестве 0,07- 0,10%, а термическую обработку отливок проводят при температуре на 30-50 С ниже температуры полного растворения нитридов ванадия.Эксплуатационные свойства отливок из углеродистых сталей и срок их службы находятся в прямой зависимости от развития в отливках физической, химической и структурной неоднородности. Модифицирование азотом жидкого расплава при заливке в количестве 0,01-0,02% и ванадием в количестве 0,07-0,1% позволяет положительно влиять на структуру отливок на всех этапах формирования отливки.В процессе затвердевания отливок азо н ванадий накапливаются на фронте крис. таллизации и уменьшают литейную скорость кристаллизации, что приводит к формированию дисперсной дендритной структуры по всему объему отливки и, как следствие, к более равномерному распределению неметаллических включений по объему отливки, что затрудняет процесс образования микротрещин в процессе эксплуатации.Однако действием азота и ванадия на формировании дендритной структуры отливок не ограничивается их влияние на служебные свойства.Для эффективного повышения уровня эксплуатационных свойств необходимо диспергировать и гомогенизировать вторичную структуру и равномерно перераспределить вторичные фазы по объему отливки. В противном случае при модифицировании азотом и ванадием может наблюдаться45 50. 5 10 15 20 25 30 35 40 ухудшение эксплуатационных свойств вследствие присутствия крупных нитридов ванадия; Поэтому отливки из углеродистых сталей, содержащие нитриды ванадия, которые выделяются в процессе охлаждения отливки после затвердевания, необходимо нагревать до температуры на 30-59 С ниже температуры полного растворения нитридов ванадия, что позволит стабилизировать при нагреве зерно аустенита и в то же время растворить значительную часть азота в аустените, с цьлыо повышения устойчивости переохлажденного . аустенита, и приведет к диспергированию вторичной структуры и равномерному распределению избыточных вторичных фаз по объему отливки.Обработка расплава перед заливкой азотом в количестве менее 0,01 и ванадием менее 0,07% не приводит к эффективному влиянию на формирование дендритной структуры отливок, а в сочетании с термообработкой при температуре более, чем на 50 С ниже температуры полного растворения нитридов ванадия, приводит к формированию грубой вторичной структуры вследствие снижения устойчивости переохлажденного аустенита.Обработка расплава перед заливкой азотом в количестве более 0,02% и ванадием более 0,1% приводит к образованию крупных труднорастворимых нитридов ванадия для растворения которых необходимы высокие температуры нагрева, трудно осуществимые на практике. В сочетании с аустенизирующим нагревом при температуре менее, чем на 30 С ниже температуры полного растворения нитридов ванадия, это приводит к росту зерна аустенита и ухудшению свойств отливок.Пример. В условиях опытного производства выплавляют партию отливок рабочих колес из стали 25 Л (С = 0,26%; М = 0,65% Ы = 0,3%; А 1= 0,02%), модифицированной в процессе разливки азотом и ванадием. Температуру полного растворения нитридов ванадия в малоуглеродистой стали определяют по формуле У - содержание в отливке Ч, масо/р, 1 ч - содержание в отливке М мас,%; Т - температура полного растворения нитридов ванадия, К. После выбивки и охлаждения отливки подвергают нормализации от различных температур. Режимы модифицирования и термической обработки отливок рабочих колес приведены в табл. 1.Точка АСз для стали 25 Л соответствует - 840 С.1057177 4Как видно из табл. 2, эксплуатационные свойства рабочих колес, изготовленных по предлагаемому способу (пример 3-5), выше чем у рабочих колес, изготовленных по известному способу (пример 1,2) в 2,5-2,8 раза по гидроабразивной износостойкости и в 2,2-2,5 раза по работоспособности.Применение на практике предлагаемого способа получения отливок из углеродистых сталей позволит повысить износостойкость изделий в агрессивных условиях. Темпе р ату ранормализации, С ьТ,фС й мас. %-20 1120 3Гидроабразивную износостойкость определяют по потере веса образцов, вырезанных из лопаток рабочих колес и испытанных на установке гидроабразивного износа.Работоспособность рабочего колеса определяют по количеству отработанных часов до появления микротрещин.В табл. 2 приведены данные по гидроабразивной износостойкости потери веса после 2000 м трения) и работоспособности рабочих колес,0,010 0,015 0,020 0,005 0,025 Температура полного растворения нитридов ванадия, С Таблица 11057177 Т аб лиц а 2 тГидроабразивная из- носостой- кость Пример Работо- способность,ч Известный7,96 248 8,34 234 Предлагаемый 3,26 3,04 2,95 6,82 5,31 546 521 586 327 265 Редактор М, ЯновичЗаказ 9443/13 Составитель А. Прусс Техред И. Верес Корректор М. Шароши Тираж 813 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4