Способ изготовления изделий из высокохромистого чугуна

 

Сущность изобретения: чугун заливают в форму и охлаждают в ней со скоростью 170-250°С/ч. После извлечения из формы отливку отжигают при температуре на 50- 70°С ниже температуры солидуса. Нагрев под отжиг ведут с изотермическими выдержками при 200-250°С и при АС1 - (70-100)°С 1 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 21 D 5 /04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4776288/02 (22) 20,11.89 (46) 15.06,92. Бюл. М. 22 (71) Государственный всесоюзный научноисследовательский институт цементной промышленности (72) B.Ï,Têà÷åíêî, А.M.ØàðêîBà, В,В.Гурьяшкин, Е.В.Рожнова, Г.П.Клюев и М,И.Андрианов . (53) 621.785.79 (088.8) (56) Цыпин И.И, Белые износостойкие чугуны. Структура и свойства, М.: Металлургия, 1983, с,16, табл,3.

Изобретение относится к области металлургии, в частности термической обработки отливок из высокохромистог0 чугуна.

Известны способы изготовления изделий из высокохромистого чугуна.

Основным недостатком этого способа является наличие в отливках больших внутренних напряжений, связанных с неравномерностью остывания и нагрева, а также неоднородностью структуры, отрицательно влияющих на удароустойчивость.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления изделий из высокохромистого чугуна, включающий заливку чугуна в форму, регламентированное охлаждение, отжиг, закалку и отпуск.

Основным недостатком известного способа получения изделий из высокохромистого чугуна является то, что все исследования и рекомендации направлены на увеличение износостойкости. Однако ряд деталей, в том числе и мелющие шары, выходят из строя, не изнашиваясь. в связи с раскалыванием, .Ы » 1740450 А1 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

ИЗ ВЫСОКОХРОМИСТОГО ЧУГУНА (57) Сущность изобретения: чугун заливают в форму и охлаждают в ней со скоростью

170 — 250 С/ч. После извлечения из формы отливку отжигают при температуре на 5070 С ниже температуры солидуса, Нагрев под отжиг ведут с изотермическими выдержками при 200 — 250 С и при АС1 — (70 — 100) С.

1 табл.

Ввиду низкой удароустойчивости высокохромистые чугуны для изготовления мелющих шаров до настоящего времени не находят применения в промышленности несмотря на то, что имеют максимальную устойчивость против износа, Цель изобретения — повышение удароустойчивости изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления изделий из высокохромистого чугуна, включающем заливку чугуна в форму, регулируемое охлаждение, отжиг, закалку и отпуск, целью повышения удароустойчивости, охлаждение осуществляют в форме и со скоростью 170 — 250 С/ч, а отжиг проводят при температуре на 5070 C ниже температуры солидуса, причем нагрев под отжиг ведут с изотермическими выдержками при 200 — 2500С и при Ас1 70—

1000С.

Способ осуществляется следующим способом.

После разливки металла во избежание образования горячих трещин и с целью снижения термических напряжений отливки охИ

С Ф (л р

1740450 лаждаются в форме со скоростью 170250 С/ч до 200 — 300 С. Затем отливки подвергаются специальной термической обработке — гомогенизационному отжигу для устранения неоднородности металла, 5 неизбежного в процессе затвердевания, измельчения карбидов, выделения вторичных фаз. Учитывая сравнительно низкую теплопроводность хромистых чугунов отливки загру>каются в печь, нагретую до 200 — 250 С и 10 производится выдержка в течение 2 — 3 ч, затем нагреваются со скоростью 100 С/ч до температуры на 70-100 С ниже Ас, выдерживаются при этой температуре в течение

2 — 3 ч, далее нагрев идет по мощности печи 15 до температуры на 50 — 70 С ниже температуры солидуса, выдерживаются при этой температуре в течение 5 — 6 ч и охлаждаются вместе с печью.

Высокохромистые чугуны имеют в ли- 20 том состоянии грубую первичную структуру, гетерофазные участки, кристаллизующиеся в виде дендритов, развитую траícкристаллизацию. Эти дефекты микрострукуры вызывают значительное снижение прочности 25 и удароустойчивости. Большая линейная усадка и низкая теплопроводность сплава создают в отливках при определенных условиях внутренние остаточные напряжения, вызывающие горячие и холодные трещины. 30

Последующим закаливанием (нормализациями) не удается исправить первичные дефекты микростурктуры, поэтому необходима дополнительная термическая обработка для устранения дефектов литой 35 микроструктуры и подготовки микроструктуры под закалку.

Указанная предварительная термическая обработка позволяет повысить удароустойчивость мелющих шаров в 2 раза. 40

В таблице представлены сравнительные результаты испытаний на удароустойчивость мелющих шаров диаметром 60, 100 мм следующего химического, состава, : углерод 2,3 — 3,0; кремний 0,4 — 0,8; марганец 45

0,4 — 0,6; хром 16 — 18; молибден 0.4 — 0,6.

Удароустойчивость (количество ударов до разрушения) определялась на вертикальном копре с энергией удара бойка 650 Дж— для шаров диаметром 60 мм, 1250 Дж — для шаров диаметром 100 мм. 50

Как видно из таблицы удароустойчивость шаров повышается с применением предварительной термической обработки, при этом максимальное повышение удароустойчивости наблюдается при комплекс- 55 ной предварительной термической обработке путем охлаждения отливок в форме и со скоростью 170-250 С/ч в области минимальной устойчивости аустенита до

200 — 300 С и гомогенизационного отжига со ступенчатым нагревом и выдержками при

200 — 250 Сна 70-100 ниже Ас> и на 50 — 70 С ниже линии "солидус".

Способ включает охлаждение после заливки со скоростью 170 — 250 С/ч, при котором образуется Q -фаза, возрастает количество тригональных изолированных карбидов типа Ме7Сз, а твердый раствор обедняется углеродом, при этом охлаждение происходит без напряжений и, следовательно, исключается воэможность появления микротрещин горячего и холодного происхождения. Затем следует гомогенизационный отжиг, при котором происходит превращение а -фазы в аустенит и при нагреве до температуры на 50—

70 С ниже "солидус" растворяются карбиды и обогащается твердый раствор углеродом, хромом и другими легирующими элементами. В связи с дополнительным легированием металлической основы, получением однофазного аустенита, перекристаллизацией, снятием напряжений и выделением более мелкодисперсных вторичных фаз, а также как следствием этих процессов — повышением прокаливаемости после закалки и отпуска, повышается удароустойчивость отливок из высокохромистых чугунов.

Применение предварительной термической обработки путем охлаждения в форме в области минимальной устойчивости аустенита (600-700 С) со скоростью 200 С/ч повышает суммарное количество ударов до разрушения на 5 — 30 по сравнению со способом без предварительной термической обработки. Но при этом сохраняется грубая первичная структура и гетерофазные участки.

Применение предварительной термической обработки путем гомогенизационного отжига устраняет неоднородность структуры, но имеются микротрещины и межзеренные разрывы как результат неравномерного охлаждения, повышение количества ударов до разрушения по сравнению со способом без предварительной термической обработки (прототипом) составляет 407, .

Предлагаемый способ может быть использован при изготовлении изделий из высокохромистого чугуна, предназначенных для работы в условиях ударных нагрузок при абразивном изнашивании в различных отраслях промышленности, например в цементной, для шаров и бронеплит шаровых мел ь ниц.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого способа может быть получен за счет снижения удельного

1740450 расхода мелющих шаров и составит 25783 руб. на одной мельнице.

Формула изобретения

Способ изготовления изделий из высокохромистого чугуна, включающий заливку чугуна в форму, регулируемое охлаждение, извлечение отливки из формы, отжиг, закал10 ения. N.N. nn

Способ предварительной термической обработки

Диаметр шара. мм

Количество да

Способ основной тер мичес кой обработки 1О

Суммарное

8 . 9

З7 гг

61 вз зо

60

394

18 гв

22

26 ° 19

34 зг

100 зоз зо

49 16 21

25

29

60

297 и о с о

+ и и 4и

EO

<Э

21

19

44

1ОО

29 зо г7

309

26

36

210

41 зо

З1

539

39 30

456

1О7

39

27

100

34

27

282

213

18

18

29

21

100

18

62 зо го

28. 30

40

50

Составитель В,П.Ткаченко

Редактор О.Спесивых Техред М,Моргентал Корректор М. Кучерявая

Заказ 2052 Тираж Подписнсе

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открь1тиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгорсд, ул,Гагарина, 101

Отжиг при1

=»oo го с

Охлаждение в форме со ско ростью

200 С/ч

Охлаждение в форме со ско

I ростью

1 200"С/ч плюс го ! могени, зациоч| ный отжиг при

1-1100+

200С

Прототип ку и отпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения удароустойчивости, охлаждение осуществляют в форме и со скоростью 170 — 250 С/ч, а отжиг проводят при

5 температуре на 50 — 70 С ниже температуры солидуса, причем нагрев под отжиг ведут с изотермическими выдержками при 200250 С и при Ac1 — (70 — 100) С.