Способ изготовления изделий из чугуна

 

СОЮЗ СОЕЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (gy)g С 21 0 5/00, 8/00

СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4611495/02 (22) О!.12.88 (46) 07. 04.91 .. Бюл р (71) Физико-технический институт

АН БССР (72) Л. P .Äóäåöêàÿ, В. Г. Кантин и А.И.Покровский (53) 621.79 (088.8) (56) Литейное производство, 1980, Р 5, с. 16 17. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДГЛИЙ ИЗ

Ч УГУ!!А (57) Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам изготовления деталей, работающих в условиях повьш енного износа.

Изобретение относится к технологии маши ностроения, в частности к способам изготовления изделий из чугуна для работы в условиях повышенного износа.

Цель изобретения — повышение износостойкости рабочей части и улучшение обрабатываемости резанием нерабочей части изделий.

Способ изготовления изделий из чугуна, имеющих рабочую и нерабочую части, включает литье заготовки: горячую пластическую деформацию нерабочей части изделия со .степенью деформации более 70% и рабочей части со степенью менее 10%, после чего осуществляют отжиг нерабочей части изделия при температуре А + <50100) С, а затем рабочую часть изделия подвергают закалке от температуры А + (50-70) С.

„„Я0„„164О179 А 1

Целью изобретения является повь1шение износостойкости рабочей части и ул учшение обрабатываемости резанием нерабочей части изделш .. Способ включает литье с полным или частичным отбелом, горячую пластическую деформацию нерабочей части со степенью более

70% и рабочей части менее 10%. После этого нерабочую часть изделия lIof1, вергают отжигу при температуре А +

+ (50 †1) С, а затем рабочую часть— закалке от температуры A«+ (50-70) С.

Способ позволяет ловыслт1 ксплуачационные свойства деталей и производительность труда в процессе ttçãотов— пения. 1 з л. ф лы, 2 табл.

С целью уменьшения L êïàííîñòè к трещинообразованию нерабочая часть в процессе нагрела лод закалку нагре вается до температуры A — (150С1

200) С.

Такая обработка обеспечивает сохранение отбеленной структуры на рабочей поверхности изделия и распад карбидной фазы на его остальной поверхности, не подвергающейся в процессе эксплуатации интенсивному износу.

Гкорость распада цемелтита н значительной мере олределяе1ся количеством зарождающихся центров графитизации, которое обусловлено наличием несовершенств структуры чугуна (то— чечные и линейные дефекты, плотность дислокаций), а также размерами и количеством карбидных включений. С повышением температуры и продолжи16401 79

35 тельности выдержки процесс графитизации ускоряется. Пластическая деформация приводит к повышению плотности дислокаций, появлению деформационных микротрещин, дроблению карбидов. 5

С увеличением степени деформации растет количество несовершенств структуры. Градиент степени деформации (не более 103 в рабочей части и пе менее 70 в остальной части) приводит к образованию в различных частях изделия структур с различной степенью несовершенств.

Если проводить деформацию рабочей части изделия со степенью более 10Х, то в процессе последующих термических обработок неизбежны распад части карбидной фазы и потеря уровня износостойкости ° Если деформировать остальную часть изделия со степенью менее 707, то числа образующихся при этом несовершенств структуры недостаточно для того, чтобы при последующих нагревах произошел полпый распад карбидной фазы.

Горячая пластическая деформация рабочей части изделия со .степенью не более 10Х позволяет при повышении износостойкости рабочей поверхности (по сравнению с известным способом) дополнительно расширить возможности применения различных схем пластического деформирования, поскольку в процессе пластического деформирования нерабочей части иэделия со степенью более 70Х не при всех технологических схемах обработки давлением (ковка, прокатка и прочее) представляется возможным обеспечить полное отсутствие пластической деформации 40 рабочей поверхности, Промежуточная термическая обработка усиливает различие в структурах рабочей части и остального объема изделия, поскольку экспериментально 45 установлено, что с увеличением степени деформации процесс распада карбидов при последующем нагреве ускоряется, Поэтому, чтобы ускорить распад карбидов в той части изделия, которая не подвергается в процессе эксплуатации интенсивному износу и должна иметь хорошую обрабатываемость, температура промежуточной термообработки отжига для нее составляет Ас + (50-.100) .С. При. меньших

1 температурах скорость графитизации мала ° При более высоких температурах скорость распада карбидов увеличивается, однако при этом начинает интенсивно расти и зерно аустенита, что отрицательно сказывается на механических свойствах изделия, Окончательная термообработка должна формировать структуру рабочей noi верхности с мартенситной матрицей и необходимым (не меньше 307) количеством карбидов. В качестве нее применена закалка с температуры

А + (50-70) С. Повышение температуры закалки может привести к росту аустенитного зерна и снижению механиче ких свойств. При закалке с более низких температур может образовываться не мартенсит, а промежуточные структуры, что снижает износостойкость. В остальной части изделия, не требующей износостойкой структуры с мартенситной основой и значительным количеством карбидов, нагрев при окончательной термообработке проводится до температуры

Ас — (150-200) С. Нагрев до более ( высоких температур приводит после быстрого охлаждения к повышению твердости и ухудшению обрабатываемости.

Нагрев до более высоких температур приводит посл е быстр ог о охлаждения к повышению твердости и ухудшению обраба гываемости . Нагрев до температур ниже А,, — (150-200) С приводит к увеличению градиента температур между рабочей поверхностью и остальной частью изделия и увеличивает опасность образования трещин.

П р и и е р. По предлагаемому способу изготавливают изделия типа ступенчатых валиков для сельхозмашин.

Чугун для получения заготовок ныплавляют в индукционной высокочастотной электропечи. Чугун имеет следующий состав, мас.7: С 3,52, Si 2,24;

Nn 0,69, Сг 0,063; Ni 0,40; V 0,40 (сера и фосфор в обычных пределах}.

Разливку производят в металлические формы при 1400-1380 С. Диаметр заготовок составляет 34 мм. Заготовки подвергают отжигу для улучшения обрабатываемости.

Из отожженных отливок отрезают заготовки высотой 24 мм.

Перед. выдавливанием заготовки нао гревают в индукторе до 1000 С током высокой частоты, Пластическое формообразование проводят в специальном о штамне, подогретом до 400 С на серийном кри вошип ном пр ес с е усилием

164

100 т.с. Степень деформации в соответствии с принятой схемой составляет в рабочей части изделия, подвергающейся интенсивному износу, 5-10Х, в остальной части 70-80 .

После деформирования проводят промежуточную термическую обработку (отжиг). Рабочую часть изделия помещают в охлаждающее устройство и производят индукционный нагрев остальной части изделия до 900 С с выдержкой в течение 15 мин, Контроль температуры осуцествляют зачеканенной термопарой. Температура рабочей части не превышает 670 С. После предварительной термообработки проводят механическую обработку, а затем окончательную термообработку — индукционный нагрев рабочей поверхности до

900 С (температура остальной части

О не превышает 670 С) и закалку. Затем закаленные изделия подвергают окончательной механической обработке — шлифовке.

После горячей пластической дефор— мации охлаждение полученного изделия осуществляется в песке или с печью от температуры деформации. Отжиг проводят после горячего пластического деформирования (при этом возможно использование тепла деформации). Нагрев нерабочей части изделия до температуры Aq + (50-100) С осуществляется от комнатной температуры, а в случае, когда используется тепло део формации, — от температуры 400-500 С.

При выборе степени деформации, например при выдавливании, исходят иэ чистового размера готового изделия, а необходимую степень деформации регулируют размерами выплавляемой исходной заготовки.

Для оценки эффективности предлагаемого способа производят сравнение

01 79

6 износостойкости и обрабатываемости изделий, полученных по известному и предлагаемому способам.

Износостойкость определяют по изменению геометрических размеров.

Обрабатываемость оценивают по скорости резания при часовой стойкости резца. Величина подачи О, 79 мм/об, глубина резания 1,5 мм.

Режимы обработки приведены в табл . 1, а р езул ьтаты испытаний— в табл. 2. Приведенные в табл. 1 и 2 данные показывают, что предлагаемый -способ обеспечивает повышение иэносостойкости изделий и улучшение их обрабатываемости.

20 формула изобретения

1. Способ изготовления изделий иэ чугуна, преимущественно ступенчатых валиков, имеющих рабочую и нерабочую части, вкпючаюций отливку заготовки и горячую пластическую деформацию, о т и и ч а юшийся тем, что, с целью повышения износостойкости рабочей части и улучшения обрабатываемости резанием нерабочей части изделий, деформацию рабочей части осуществляют со степенью не более 107., нерабочей части — со степенью более 707, после чего нерабочую часть подвергают

З5 отжигу при A, + (50-100) С, а затем рабочую часть — закалке от А +

О(+ (50-70) "C.

2. Способ по и.1, о т л и ч а ю40 шийся тем, что, с цепью уменьшения склонности к трещинообразованию, в процессе нагрева рабочей части под закалку нерабочую часть подогревают до Ас (150-200) С.

16401 79

Табл и ца 1

Рабочая часть изделия

Нерабочая часть

Способ

Степень деформации р Й

Закалка, OC

Степень деформации, Х

Отжиг, OC

880

630

50 ,60

880

960

700

920

20

Примечание.Ас830С, о с, Табли ца 2

Способ

Износ рабочей поверхности, мм

Скорость резания при часовой стойкости резца, м/мин

0,014

О, 009

О, 005

19

24

О, 005

О, 006

О, 010

Редактор И.Дербак

Заказ 998 Тираж 388 Подписное

ВНИИПИ Государственного 1 омитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101

Известный

2

Предлагаемый

5

Известный

2

Предлагаемый

5

Составитель Т.Бердышевская

Техред М.Дидык Корректор С.Черни

Температура в процессе нагрева под закалку рабочей части изо делия, С