Способ изготовления биметаллических заготовок

 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к способам изготовления биметаллических заготовок,- Цель изобретения повьшение прочности изделий. Внутреннюю поверхность изложницы внутренним диаметром 205 и длиной 1260 мм покрывают теплоизоляционной смесью 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 делают вьщержку в течение 250-280 С сг via- чала заливхш к эа.щвают металл внут-- реннего слоя при температуре 1530- 1570 С со скоростью 3-5 кг/с, Затнм отливку охлаждают и при достижении температуры 1280 С охлаждают до 1180°С со скоростью иО-бО С/мин.Затем при 950 С отливку извлекают из изложницы и охлаждают со скоростью 5-0,2 С/мин до 840 С и проводят охлаждение на воздухе от 840 до 400 С со скоростью 40-15 С мин. В результате изделия имеют повышенную прочность за счет образования в зоне сварки карбидов хрома и мартенсита. HRB на расстоянии от поверхности 25-30 мм составляет 375- 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9I (II) 12 А1 (51)4 С 21 D 1/78 зсгщ .,„,„

7 ЯУ

-,13

ЙНБДНОГКМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3998728/31-02 (22) 27 ° 12.85 (46) 23.04.87. Бюл. Ф 15 (71) Днепропетровский металлургический институт им.Л.И,Брежнева и Всесоюзный научно-исследовательский и . конструкторско-технологический институт трубной промышленности (72) Ю,Г.Гуляев, М,З.Володарский, А,С.Чукмасов, О.И.Лев,В,М.Снаговский, Н, Э.Нецецкая,A.Ã ° Êàðïîâ,Ñ.A.Ìèõååâ, Н.К.Черкасов и О.Н.Спиридонов (53) 621.785,79(088.8) (56) Будагьянц Н.А,, Карсский В,Е, Литые прокатные валки, M.: Металлургия, 1983, с, 128.

РЖ "Технология машиностроения", 1985, N - 9, реф. 9Б 278П.

ВТИ-3-TP-6-260-85. Производство трубных заготовок, Днепропетровск, МЧМ СССР, ВПО "Союзтрубсталь",ВНИТИ. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ.ЗАГОТОВОК (57) Изобретение относится к области литейного производства, в частности к способам изготовления биметаллических заготовок, Цель изобретения— повышение прочности изделий. Внутреннюю поверхность изложницы внутрен ним диаметром 205 и длиной 1260 мм покрывают теплоизоляционной смесью о и нагревают ее до 200-250 .С. Заливку наружного слоя производят при 15801610 С со скоростью 5-7 кг/с при скорости вращения изложницы 577 об/мин, После заливки наружного слоя делают и / 0— выдержку в течение 250- 80 С от чала заливки и «ал 1вают металл внут . реннего слоя при температуре 15:0о

1570 С со скоростью 3-5 кг/с. Зат. м отливку охлаждают и при достижении о температуры 1280 С охлаждают до

1180 С со скоростью 120-60 С/мин.Зао тем при 950 С отливку извлекают из изложницы и охлаждают со скоростью о о

5-0,2 С/мин до 840 С и проводят ох= лаждение на воздухе от 840 до 400 С о со скоростью 40-15 С мин. В результате изделия имеют повышенную прочность за счет образования в зоне сварки карбидов хрома и мартенсита.

HRB на расстоянии от наружной поверхности 25-30 мм составляет 3751 табл.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам изготовления биметаллических заготовок.

Целью изобретения является повышение прочности изделий. о

В интервале температур 1280-1180 С

:в зоне сварки слоев происходит выде-, ление эвтектических карбидов, повышающих прочность заготовки, При уве- !О личении скорости охлаждения заготовки сверх 100 С/мин выделение этих

0 карбидов начинает подавляться, что снижает механическую прочность изделия. Уменьшение скорости охлаждения ниже 60 С/мин экономически нецелесоо образно, так как эвтектические карбиды образуются и при более высокой скорости охлаждения, соответствующей естественному охлаждению в кокиле 20 центробежной машины заготовок с наружным диаметром 185-195 мм, внутренним диаметром 65-75 мм, длиной

1240-1250 мм и массой 240-250 кг.

Для снижения скорости охлаждения ниже 60 С/мин в интервале температур о

1280-1180 С необходимо охлаждение заготовок проводить в термических печах, что удлиняет процесс и снижает его производительность. В интервале 30 о температур 950-840 С происходит выделение вторичных карбидов, также повышающих механическую прочность готового изделия. При скорости охлаждения о более 5 С/мин выделение вторичных 35 карбидов подавляется, а при скорости о ниже 0,2 С/мин процесс также экономически нецелесообразен. В интервале о температур 840-400 С возможен распад аустенита во внутреннем слое с обра- 40 зованием перлита и понижением коррозионной стойкости внутреннего слоя, что может наблюдаться при скоростях о охлаждения, меньших 15 С/мин. При скоо ростях охлаждения, больших 40 С/мин, 45 наблюдается образование мартенсита и троостита в наружном слое изделия из среднеуглеродистой стали, что значительно повышает его твердость и затрудняет механическую обработку. 50

Режим охлаждения в остальных интервалах температур не оказывает влияния на образование мартенсита.

Б результате Охлаждения литОЙ за готовки по предлагаемому режиму в зоне сварки слоев образуется участок шириной до 35-45 . толщины стенки за-. готовки, характеризующийся мартенсит! 305182 2 ной структурой и повышенным содержанием карбидов ° Данное обстоятельство значительно повышает твердость изделия в целом за счет образования в зоне сварки слоев участка с повышенной твердостью.

Использование способа целесообразно при центробежной отливке биметаллических заготовок, при которой наружный слой изделия получают из среднеуглеродистой стали ст.30 — ст.50 и внутренний — из высоколегированной низкоуглеродистой хромоникельмолибденовой стали с содержанием углеро да 0,08-0,12Х хрома 20-28Х, никеля—

5-7, молибдена 1,8-3,6Х и титана

0,2-0,8 .

Содержание углерода в наружном слое должно находиться в пределах

0,3-0,5 . При более низком содержании углерода в зоне сварки слоев образуется недостаточное количество хрома, понижается прочность заготовки, а при повышении содержания углерода сверх 0,5Х в зоне сварки наблюдаются участки остаточного аустенита пониженной твердости, Во внутреннем слое содержание углерода ниже 0,08 экономически нецелесообразно, а содержание выше 0,12Х понижает его коррозионную стойкость. При содержании хрома ниже 20Х в зоне сварки заметно уменьшается количество эвтектических и вторичных карбидов, что снижает прочность заготовки, I

При увеличении содержания хрома выше 28Х в зоне сварки слоев образуются участки остаточного аустенита, также понижающие прочность изделия.

При содержании никеля ниже 5 в зоне сварки наблюдается небольшое количество мартенсита, а при увеличении содержания никеля выше 7 в зоне сварки наблюдаются участки остаточного аустенита, и то, и другое снижает прочность изделия. При содержании молибдена менее 1,8Х в зоне сварки слоев заметно падает содержание мартенсита, а увеличение содержания молибдена выше 3,6 экономически нецелесообразно, так как не приводит к дальнейшему повышению содержания мартенсита и карбидов. При содержании титана до 0 2Х заметно уменьшается микротвердость хромистых карбидов, а при содержании титана более 0 8Х резко падает жидкотекучесть внутреннего слоя заготовки при заливке.

13051

Проводят сопоставительные испытания известного и предлагаемого спосо1 бов.

В индукционных печах параллельно выплавляют среднеуглеродистую сталь с содержанием углерода 0,4Х и высоколегированную низкоуглеродистую хромоникельмолибденовую сталь состава, мас.7.: С 0,10, Cr 24, Ni б, Мо 2,7;

Ti 0,5; Si и Мп «й0,8. Температура 10 стали на выпуске из печи 1670-1700 С. о

Внутреннюю поверхность изложницы внутренним диаметром 205 и длиной

1260 мм покрывают теплоизоляционной смесью следующего состава, мас.7.: 15 кварцевый песок 93, пульвербакелит 5 борная кислота 2, Изложницу нагревают газовой горелкой до 200-250 С. Заливку наружного слоя проводят из носкового ковша при 1580-1610 С со ско- 20 о ростью 5-7 кг/с при скорости вращения изложницы 577 об/мин, После заливки наружного слоя делают выдержку в течение 250-280 с от начала заливки и заливают металл внутреннего слоя при 25

1530-1570 С со скоростью 3-5 кг/с, Общая продолжительность затвердевания металла при отливке по известному способу 20 мин. Затем заготовку извлекают из изложницы и охлаждают 30 на воздухе, При отливке по предпагаемому способу температуру заготовки постоянно контролируют контактной термопарой, о и при достижении температуры 1280 С до 1180 С скорость охлаждения выдеро живают в пределах 120-60 С/мин. При достижении заготовкой температуры

950 С ее извлекают из изложницы и о помещают в "термос", обеспечивающий 40 выдерживание скорости охлаждения в о пределах 5-0,2 С/мин, вплоть до момента достижения заготовкой темперао туры 840 С, затем заготовку извлекают из термоса и дальнейшее охлажде- 45 ние происходит на воздухе при скорости охлаждения в интервале темпера82 4 тур 840-400 С 40-15 С/мин. В зависимости от приведенной толщины отливки для обеспечения указанной скорости ее охлаждения в необходимых случаях используют печь для термообработки отливок. От отлитых заготовок отрезают кольца, на которых замеряют твердость 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 и твердости зона сварки слоев достигает при режиме охлахщения в опытах 1 — 3:

Лучшие результаты получены при охлаждении по режиму 2 (см. таблицу). Таким образом, максимальной прочности заготовки за счет образования в зоне сварки карбидов хрома и мартенсита можно достигнуть, охлаждая литую заготовку в интервале температур 12801180. С со скоростью 120-60 С/мин в о интервале температур 950-840 С вЂ” со а скоростью 5-0,2 С/мин и в интервале температур 840-400 С вЂ” со скоростью

40-15 С/мин.

Формула изобретент=.я

Способ 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, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности изделий, регулируемое охлаждение ведут в интервале температур 1280-1180 С о со скоростью 120-60 С/мин, в интервале 950-840 С со скоростью 5-0 2 С/мин о и в интервале температур 840-400 С о со скоростью 40-15 С/мин.

1305182

ССЪ

ССЪ

ССЪ аса

СЪ

ССЪ л

ИЪ

Ю л

Ю. л

Ю л

Ю

Ю л

Ю л

О

О

СЧ

C)

СЧ

СЧ

Ю

С Ъ

СЧ

Ю

СЧ

СЧ

C)

Ю

СЧ

О

СЧ

СЧ .

ССЪ л

С Ъ

О

СЧ

C)

ССЪ

ССЪ л

С ) е л

СФЪ

ССЪ

С

С Ъ

СЪ л

СсЪ

СГЪ л

С Ъ

СЪ сО

ССЪ

Ю

СЧ

С/Ъ л

С Ъ о

Ю

Ю

Ю

СЧ

ОЪ

Ю

СЧ

Ю

СЧ

СЧ

О (У1

a/i

СЧ

ССЪ л

Ф о

О

Ю

О

CV О СЧ

Ю Ю ° a

О ССЪ О О СЧ Л О О ССЪ О Л О О О Ф

СЧ Caa CV aCa ° сф ССЪ

00 О Ю

О

О е» ф

Ь g h

СЧ В ф

CO СЧ

О Ю

° 0 Ю 3 00 сф °

Ю

О Са Ю

О Ф ч» 00

О g O ф СЧ е

Ю ф Ю О

О ььь3

СЧ ОЪ

)оп