Способ обработки белого чугуна

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЯО 1 46302 А в) С 21 0 5/О ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ Н АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ туры на 40-60 Свыдержку и дефоч а ю щ и й с яповышения техноти, деформациюпа, при этом ицию осуществляюпосле выдержкидят подогрев допературы, допотечение 3-7 чмацию. солиду л ис целью астичнос" в два эта ю деформаю 5-151 произвоНижни ко вс кая,.бчий, Л,М. Сна. еталлу осле чего первоначальнои темнительную выдержку вокончательную дефор менной метал с, 104-115 ельство СССР/04, 1976, 2. Способ по и щ и й с я тем, ч ние 3-7 ч проводя вающей атмосфере. отличавыдержку с течеобеэуглерожиЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(5")(57) 1, СПОСОБ ОБРАБОТКИ БЕЛОГ ЧУГУНА, включающий нагрев до темпе ниже линии рмацию, отем, что, логической и осуществляю едварительн т со степенществляют со степенью 5- 153, послевыдержки, после чего производят подо"грев до первоначальной температуры,дополнительную выдержку в течение3-7 ч и окончательную деформацию.Выдержку в течение 3-7 ч проводятв обезуглероживающей атмосфере.В процессе предварительной деформации значительно увеличивается количество дефектов кристаллической решетки цементита (вакансий и дислокаций),а также образуются микронесплошность.Вакансии и дислокации способствуютактивизации диффузии атомов углеродапри нагреве, а микронесплошности ипустоты служат местами образованияновых более стабильных карбидов набазе легирующих элементов при распадецементита на аустенит и специальныекарбиды в процессе дальнейшего отжига, Таким образом, предварительнаядеформация в значительной степенистимулирует и ускоряет процесс распада цементита на аустенит и специальные карбиды при нагреве,Предварительная деформация менее51 не эффективна, так как при последующем отжиге распад цементитана аустенит и карбиды не ускоряетсяпо сравнению с исходным чугуном изаметных структурных изменений после отжига не происходит.увеличением степени деформацииувеличивается дефектность цементитаи процесс его распада при последующемнагреве и выдержке активизируется.Увеличение степени предварительнойдеформации более 154 для литой заготовки из белого чугуна недопустимо,так как в этом случае имеет место образование трещин, приводящее в процессе дальнейшего деформирования кразрушению заготовок,После предварительной деформациинеобходим подогрев до первоначальнойтемпературы 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, Привыдержке после предварительной деформации при температуре на 40-60 Ониже линии солидус менее 3 ч, вструктуре сохраняется более 1/3 непревращенного эвтектического цементита, что отрицательно сказывается напластичности чугуна,Процесс распада цементита на аустенит и карЬиды полностью завершает 1 1046302 2Изобретение относится к металлур"гии и машиностроению, в частности кобработке Ьелого чугуна, и может бытьиспользовано при изготовлении изделийиз белого чугуна обработкой давлением, 5Известен способ обработки белогочугуна, заключающийся в нагреве заготовки перед деформацией до 10501075 С, что приводит к растворениювторичного цементита и повышению плас.Отических свойств чугуна 11,Однако сохранившийся после такойобработки эвтектический цементитхрупкая составляющая белого чугунаэатрудняет пластическую деформацию, 5Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемомурезультату является спосоЬ обработкибелого чугуна, включающий нагрев дотемпературы на 40-60 С ниже линииосолидус, и подстуживание до темпера"туры деформации, лежащей на 60-100 Сниже линии солидус. Нагрев и подстуживание проводят многократно. Приэтом цементитная сетка разрывается, 25цементит сфероидизируется и распреде"ляется в аустенитной матрице, т,е.наблюдается инверсия фаз и роль матрицы в чугуне переходит к аустениту,эа счет чего повышается пластич 30ность 23.Недостатком данного способа является тот факт, что его нельзя применять в промышленных условиях длязаготовок большего диаметра, Поскольку разница между температуройаустенитизации и температурой подстуживания составляет 20-40 С, анижний предел температуры нагревапод аустенитизацию и верхний темпе"40ратурный предел подстуживания дажесовпадают (60 С ниже линии солидус),то выдержать такие режимы тепловойобработки в промышленных условияхзатруднительно, а для крупных заго 45товок, например пятисоткилограммовыхслитков, невозможно, так как толькофдля выравнивания температуры по всему сечению отливки требуется несколь"ко часов.ель изобретения - повышение технологической пластичностиПоставленная цель достигается тем,что согласно способу обработки белого чугуна, включающему нагрев до температуры на 40-60 С ниже линии солидус, выдержку и деформацию, деформацию осуществляют в два этапа, приэтом предварительную деформацию осу3 10463ся в течение 6-7 ч при 1110-1090 ОС,При увеличении времени выдержки с 7до 10 ч заметных изменений в структуре чугуна не происходит, но при выдержке более 1 О ч карбиды, образующиеся в результате распада цементита,коалесцируют, приобретая огранку, чтов свою очередь, снижает пластичность.Таким образом, оптимальной является выдержка 3-7 ч при температуре 10она 40"60 С ниже линии солидус,Процесс распада цементита интенсифицируется в поверхностных слояхчугунной заготовки в результате обезуглероживания, чему способствует СО 2, 1в атмосфере которого производят от"жиг.Глубина обезуглероженного слояпосле отжига в атмосфере углекислогогаза в течение 3-7 ч составляет 25 мм, что является достаточным длядальнейшего деформирования заготовкибез внутренних и поверхностных тре"щин,После такой обработки цементитнаясетка разбивается и структура чугунасостоит из аустенита и мелкодисперсных специальных карбидов, либо изаустенита, мелкодисперсных специальных карбидов и остатков цементитных,изолированных друг от друга включений, в зависимости от времени выдержки и от сечения заготовки, Такаяструктура способствует повышениюпластичности чугуна и позволяет получать качественные поковки любогоразмера без внутренних и поверхностных трещин,П р и м е р, Цилиндрическую литуюзаготовку из белого чугуна, содержащую,Ф; углерод 2,9, ванадий 0,6,кремний 0,65, остальное - железо,диаметром 100 мм и высотой 100 ммнагревают в камерной печи до 1110 Си выдерживают в течение часа, Затемзаготовку извлекают иэ печи и накривошипном прессе с номинальным усилием 100 т подвергают деформации. 02 4Обработку 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 соответст" венно 5, 10 и 153 и времени выдержки 3, 5 и 7 чПосле отжигов заготовки извлекают из печи и на гидравлическом прессе осуществляют деформацию 80"851Результаты 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 слу" чаев (например, мелющие тела для мель. ницы, пульпопроводы и т.п.), чугунные изделия обнаруживают значительно более высокие служебные свойства наряду с дешевизной, по сравнению со стальными. Кроме того, использование чугуна в качестве конструкционного материала, а зто становится возможным при пластическом деформировании чугун ных заготовок для получения готовых изделий, позволит более рационально испольэовать высококачественные стали. Экономический эффект при изготов"лении мелющих тел для мельниц приобъеме 70 000 т в год составит700 тыс. рублей.1 302 Таблица 1 МаксимальВремявыдержки, ч Способ Примечание ная степеньдеформации,60 60 Известный Предлагаемый Отжиг в воздушной атмосфере 3 57 68 58 80 80 7 Трещин не наблюдалось3 69 510 80 Заготовки 0 не Разруша лись 8010 5 Трещин не наблюдалось 10 80 Заготовкине разруша- лись 35трещин не наблюдалось 80 20 17 20 20 20 20 19 Отжиг проводили в атмосфере СО 2 3 80 Заготовкине Разрушались83 Трещин ненаблюдалось 10 Степеньпредварительнойдефор"мации,15 15 15 20 5 5 10Сопротивлениепластическойдеформации,кгс/мм 2 Ударнаявяз- костьь Относи" тельное сжатие,Относи- тельное Чугун удлинение,0,1 до 40 Литой белый чугун 25 и 30 Деформированныйчугун (по известному способу пос"ле отжига) 63 3,0 2,8 0,6 30 Деформированныйчугун (по предлагаемому способу, после отжига) 1,1 32 5,5 6,0 79 0,4 64 119 81 63 6,2 6,0 30 1,5 Составитель И. Липгарт Редактор Т, Киселева Техред Т,фанта Корректор В, БутягаЗаказ 7666/25 ее эее Вт е е ие ет итие ееиит ищете тииитее еиеитеите Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Деформированный чугун (по предлагаемому способу после закалки1100 С и отпуска) Деформированныйчугун (по предлагаемому способус отжигом в обезуглероживающей атмосфере, 5 чпри 1100 оС) Тираж 568 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР.по делам изобретений и открытий113035, Москва, Жи 35, Раушская наб., д, 4/5 Повышениетехноло"гическойпластичности по сравнению соспособомпрототипом