Способ изготовления биметаллических заготовок

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК А 1 09) 4 С 21 Р 1/7 асещ7 73 ЙНБДНО ТИМтени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ писдние и ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Днепропетровский металлургический институт им.Л.И,Брежнева и Всесоюзный научно-исследовательский иконструкторско-технологический институт трубной промышленности(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК(57) Изобретение относится к областилитейного производства, в частностик способам изготовления биметаллических заготовок, Цель изобретения -повышение прочности изделий. Внутреннюю поверхность изложницы внутрен ним диаметром 205 и длиной 1260 мм покрывают теплоизоляционной смесьюо и нагревают ее до 200-250 С, Заливку наружного слоя производят при 1580- 1610 С со скоростью 5-7 кг/с при скорости вращения изложницы 577 об/мин, После заливки наружного слоя делаютг го - выдержку в течение 250-80 С от чала заливки и ал 1 вают металл внут реннего слоя при температуре 15.0 о1570 С со скоростью 3-5 кг/с. Затм отливку охлаждают и при достиженииотемпературы 1280 С охлаждают до 1180 С со скоростью 120-60 С/мин.Заотем при 950 С отливку извлекают из изложницы и охлаждают со скоростьюо о5-0,2 С/мин до 840 С и проводят ох.- лаждение на воздухе от 840 до 400 Сосо скоростью 40-15 С мин. В результате изделия имеют повышенную прочность за счет образования в зоне сварки карбидов хрома и мартенсита. НКВ на расстоянии от наружной поверхности 25-30 мм составляет 375.1 табл.Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам изготовления биметаллических заготовок,Целью изобретения является повышение прочности изделий.оВ интервале температур 1280-1180 Св зоне сварки слоев происходит выде-,ление эвтектических карбидов, повышающих прочность заготовки, При увеличении скорости охлаждения заготовки сверх 100 С/мин выделение этихокарбидов начинает подавляться, чтоснижает механическую прочность изделия. Уменьшение скорости охлаждения 15ниже 60 С/мин экономически нецелесоообразно, так как эвтектические карбидыобразуются и при более высокой скорости охлаждения, соответствующейестественному охлаждению в кокиле 20центробежной машины заготовок с наружным диаметром 185-195 мм, внутренним диаметром 65-75 мм, длиной1240-1250 мм и массой 240-250 кгДля снижения скорости охлажденияниже 60 С/мин в интервале температуро1280-1180 С необходимо охлаждениезаготовок проводить в термических печах, что удлиняет процесс и снижаетего производительность. В интервале 30отемператур 950-840 С происходит выделение вторичных карбидов, также повышающих механическую прочность готового изделия. При скорости охлажденияоболее 5 С/мин выделение вторичных 35карбидов подавляется, а при скоростиониже 0,2 С/мин процесс также экономически нецелесообразен. В интервалеотемператур 840-400 С возможен распадаустенита во внутреннем слое с образованием перлита и понижением коррозионной стойкости внутреннего слоя,что может наблюдаться при скоростяхоохлаждения, меньших 15 С/мин. При скооростях охлаждения, больших 40 С/мин, 45наблюдается образование мартенситаи троостита в наружном слое изделияиз среднеуглеродистой стали, чтозначительно повышает его твердостьи затрудняет механическую обработку, 50Режим охлаждения в остальных интервалах температур не оказывает влиянияна образование мартенсита,В результате охлаждения литой заготовки по предлагаемому режиму в зоне сварки слоев образуется участок шириной до 35-457. толщины стенки за-. готовки, характеризующийся мартенсит 305182 2ной структурой и повышенным содержанием карбидовДанное обстоятельствозначительно повышает твердость изделия в целом за счет образования в зоне сварки слоев участка с повышеннойтвердостью.Использование способа целесообразно при центробежной отливке биметаллических заготовок, при которой наружный слой изделия получают из среднеуглеродистой стали ст.30 - ст,50 ивнутренний - из высоколегированнойнизкоуглеродистой хромоникельмолибденовой стали с содержанием углерода 0,08-0,127, хрома 20-283, никеля -5-77, молибдена 1,8-3,6 Е и титана0,2-0,87,Содержание углерода в наружномслое должно находиться в пределах0,3-0,57. При более низком содержании углерода в зоне сварки слоев образуется недостаточное количествохрома, понижается прочность заготовки, а при повышении содержания углерода сверх 0,57. в зоне сварки наблюдаются участки остаточного аустенитапониженной твердости, Во внутреннемслое содержание углерода ниже 0,08 экономически нецелесообразно, а содержание выше 0,12% понижает егокоррозионную стойкость. При содержании хрома ниже 203 в зоне сварки заметно уменьшается количество эвтектических и вторичных карбидов, что снижает прочность заготовки,1При увеличении содержания хромавыше 282 в зоне сварки слоев образуются участки остаточного аустенита,также понижающие прочность изделия,При содержании никеля ниже 57 в зонесварки наблюдается небольшое количество мартенсита, а при увеличении содержания никеля выше 77 в зоне сварки наблюдаются участки остаточногоаустенита, и то, и другое снижаетпрочность изделия. При содержаниимолибдена менее 1,8 Е в зоне сваркислоев заметно падает содержание мартенсита, а увеличение содержания молибдена выше 3,6 Е экономически нецелесообразно, так как не приводит кдальнейшему повышению содержания мартенсита и карбидов, При содержаниититана до 0,2 Е заметно уменьшаетсямикротвердость хромистых карбидов,а при содержании титана более 0,87резко падает жидкотекучесть внутреннего слоя заготовки при заливке.13051 Проводят сопоставительные испытания известного и предлагаемого спосо 1бов.В индукционных печах параллельновыплавляют среднеуглеродистую стальс содержанием углерода 0,4 Е и высоколегированную низкоуглеродистую хромоникельмолибденовую сталь состава,мас Ж; С 0,10, Сг 24 р И 1 б Мо 2 у 7Тг 0,5; 81 и Мп й 0,8, Температура Юстали на выпуске из печи 1670-1700 С.оВнутреннюю поверхность изложницывнутренним диаметром 205 и длиной1260 мм покрывают теплоизоляционнойсмесью следующего состава, мас.7.: 15кварцевый песок 93, пульвербакелит 5борная кислота 2, Изложницу нагреваютгазовой горелкой до 200-250 С, Заливку наружного слоя проводят из носкового ковша при 1580-1610 С со скооростью 5-7 кг/с при скорости вращенияизложницы 577 об/мин, После заливкинаружного слоя делают выдержку в течение 250-280 с от начала заливки изаливают металл внутреннего слоя при 251530-1570 С со скоростью 3-5 кг/с,Общая продолжительность затвердевания металла при отливке по известному способу 20 мин. Затем заготовкуизвлекают из изложницы и охлаждают 30на воздухе,При отливке по предпагаемому способу температуру заготовки постоянноконтролируют контактной термопарой,ои при достижении температуры 1280 Сдо 1180 С скорость охлаждения выдероживают в пределах 120-60 С/мин. Придостижении заготовкой температуры950 С ее извлекают из изложницы иопомещают в "термос", обеспечивающий 40выдерживание скорости охлаждения вопределах 5-0,2 С/мин, вплоть до момента достижения заготовкой темпераотуры 840 С, затем заготовку извлекают из термоса и дальнейшее охлаждение происходит на воздухе при скорости охлаждения в интервале темпера 82 4тур 840-400 С 40-15 С/мин. В зависимости от приведенной толщины отливкидля обеспечения указанной скоростиее охлаждения в необходимых случаяхиспользуют печь для термообработкиотливок. От отлитых заготовок отрезают кольца, на которых замеряюттвердость через каждые 10 мм по сечению стенки, а после шлифовки и травления замеряют ширину зоны сварки.Результаты исследований приведены в таблице.Из данных, приведенных в таблице,следует, что максимальной ширины итвердости зона сварки слоев достигаетпри режиме охлахщения в опытах 1 - 3.,Лучшие результаты получены при охлаждении по режиму 2 (см. таблицу), Таким образом, максимальной прочностизаготовки за счет образования в зонесварки карбидов хрома и мартенситаможно достигнуть, охлаждая литую заготовку в интервале температур 12801180. С со скоростью 120-60 С/мин воинтервале температур 950-840 С - соаскоростью 5-0,2 С/мин и в интервалетемператур 840-400 С - со скоростью40-15 С/мин,Формула изобретенияСпособ изготовления биметалличес," ких заготовок, включающий заливку наружного слоя из среднеуглеродистой стали, выдержку, последующую заливку внутреннего слоя иэ высоколегированной низкоуглеродистой хромоникельмолибденовой стали, регулируемое охлаждение заготовки и охлаждение на воздухе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности изделий, регулируемое охлаждение ведут в интервале температур 1280-1180 Сосо скоростью 120-60 С/мин, в интервале 950-840 С со скоростью 5-0 2 С/минф о и в интервале температур 840-400 Сосо скоростью 40-15 С/мин.