Способ изготовления отливок из углеродистых сталей

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ УГЛЕРОДИСТБ1Х СТАЛЕЙ, включающий выплавку стали, модифицирование , заливку в литейные формы, выбивку , охлаждение и термическук 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 0,07-0,100/0, а термическую обработку отливок проводят при температуре на 30-50°С ниже температуры полного растворения нитридов ванадия.

„SU„„1057177 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИК

pug В 22 D 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 »

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3505254/22-02 (22) 10.09.82 (46) 30.11.83. Бюл. № 44 (72) Ю. 3. Бабаскин, Е. Г. Афтандилянц, .

А. А. Алексеенко. Т. Д. Кулеба, О. М. Куканов, В. Ф. Богдан, В. А. Казанский и

Е. П. Сакулин (71) Институт проблем литья АН УССР (53) 669.187.25 (088.8) (56) 1. Гуляев А. П. Металловедение, М., «Металлургия», 1977, с. 285. (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 /0, а термическую обработку отливок проводят при температуре на 30-50 С ниже температуры полного растворения нитридов ванадия.

1057177

eg1i/11м1= азз +g 6 т»

50.

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 выила вку стали, модифицирование, заливку в литейные формы, выбивку, охлаждение н термическую обработку (1).

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 Р/o и ванадием в количестве 0,070,10Р/р, 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 0,01-0,02Р/р и ванадием в количестве 0,07-0,1Р/р позволяет положительно влиять на структуру отливок на всех этапах формирования отливки.

В процессе затвердевания отливок азо н ванадий накапливаются на фронте крис",àëëèçàöèH 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 наблюдаться

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 0,07Р/р 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 0,02Р/р и ванадием более 0,1Р/р 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 25Л (С = 0,26 /р, М = 0,65 /р

Si = 0,3Р/р, А1= 0,02 /o), модифицированной в процессе разливки азотом и ванадием.

Температуру полного растворения нитридов ванадия в малоуглеродистой стали определяют по формуле

Y — содержание в отливке V, маср/р, 1ч — содержание в отливке N мас,Р/р, Т вЂ” 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. l.

Точка АСз для стали 25 Л соответствует — 840 С.

1057177

Как 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 ра нормализ ации, С

N мас. %

Пример мас. Ъ

Известный

890 и =840

+30

+50

Предлагаемый

930

-50

980

0,070

0,085

1000

-40

1040

1050 — 30

1080

0,10

850

-60

910

0,050

0,12

1100

-20

1120

Гидроабразивную 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

Таблица1

1057177

Т аб лиц а 2 т

Гидроабразивная износостойкость

Пример

Работоспособность,ч

Известный

7,96

248

8,34

234

Предлагаемый

3,26

3,04

2,95

6,82

5,31

546

521

586

327

265

Редактор М. Янович Заказ 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