Способ графитизирующего отжига отливок из белого чугуна

 

Сущность изобретения: отливки из бе- / лого чугуна нагревают в печи со скоростью не менее 350° С/ч до температур, выбираемой из интервала 1050°С t температура плавления. Выдержку при данной температуре проводят только для толстостенных отливок. Охлаждают со скоростью, обеспечивающей необходимую структуру матрицы. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 21 D 5/04,5/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ (21) 4792991/02 . (22) 11 12.89 (46) 30.11.92. Бюл. М 44 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) B.È.Ìoâ÷àí, А,П.Бачурин и B.B.Bëàäèмирова (73) Днепропетровский металлургический институт (56) Авторское свидетельство СССР

f4 1161571, кл. С 21 0 5/14, 1985.

Изобретение относится к способам термической обработки чугунов и может быть использовано при отжиге белого чугуна на ковкий.

Известен способ графитизирующего отжига, заключающийся в нагреве до температуры искусственного старения 350-400 С, искусственном старении в течение 4 — 5 час, нагрев до температуры первой стадии графитизации 950-1050 С со скоростью, не превышающей 200-300 /ч, высокотемпературном отжиге в течение 5-10 ч, охлаждении до второй стадии графитиэирующего отжига температуры 780 С и медленном охлаждении со скоростью 0,06 до.0,1 /мин. до температуры 700-690 С и последующем охлаждении на воздухе до комнатной температуры.

Недостатком способа является большая продолжительность отжига и низкая производительность работы людей и оборудования.

Наиболее близким по технической сущ.ности к предлагаемому техническому реше„„5U 1779266 АЗ (54) СПОСОБ ГРАФИТИЗИРУЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ОТЛИВОК ИЗ БЕЛОГО ЧУГУНА (57) Сущность изобретения: отливки из бе- лого чугуна нагревают в печи со скоростью не.менее 350 С/ч до температур, выбираемой из интервала 1050 С K t температура плавления. Выдержку при данной температуре проводят только для толстостенных отливок. Охлаждают со скоростью, обеспечивающей необходимую структуру матрицы. 1 табл.

1we является способ графитизирующего отжига отливок из белого чугуна, заключающийся в нагреве до температуры первой стадии графитизации 960 С, пропускании постоянного тока плотностью от 0,37 10 до 05 . 10 А/см в течение 4 — 5 ч, охлаждении до температуры второй стадии графитизации, выдержке и охлаждении, При этом повышаются механические свойства отливок и сокращается продолжительность графитиэирующего отжига белого чугуна на О» ковкий,, 0»

Недостатком способа является усложнение оборудования, необходимого для пропускания постоянного тока, что снижает производительность по сравнению с существующим сейчас способом графитизирующего отжига в печах с большим количеством отливок одновременно.

Скорость процесса графитиэации увеличивается за счет изменения концентрационных полей углерода в связи с воздействием электрического тока, но таков увеличение связано с диффузией углерода и

1779266 железа в процессе роста графитных включений, что в принципе не меняет самого механизма процесса графитизации, а значит и увеличение скорости сравнительно небольшое.

Цель изобретения - ускорение процесса отжига.

Поставленная цель достигается тем, что скорость нагрева регулируется таким образом, чтобы она была не ниже 350-400" /час и температуру первой стадии графитизации поддерживать на уровне не ниже 1050 . С до температуры плавления чугуна..

Процесс графитизации связан с обезуглероживанием аустенита вследствие выделения углерода на графитных включениях.

Обезуглероживание кремнистого аустенита сопровождается ростом феррита в интервале 850 — 950 С, что связано с у- а перекристаллизацией железа по мере отвода атомов углерода. Выше 950 С обезуглероживание идет преимущественно путем снижения содержания углерода в аустените и феррита образуется очень мало. Выше

1050 С феррит не образуется при любых выдержках при данной температуре. При этих температурах существенную роль в процессе обезуглероживания начинает играть диффузия кремния в поле градиента концентраций углерода.

Увеличение скорости нагрева белого чугуна до температуры выше 1050 С создает условия для восходящей диффузии кремния (против градиента его концентраций) в поле градиента концентраций углерода, который создается вокруг графитных включений.

Чем выше скорость нагрева тем больший по величине градиент концентраций углерода в аустените и активней диффузия кремния.

Повышение концентрации кремния в аустените у графитных включений создает такое соотношение между равновесной и истинной концентрацией углерода при котором возникает зона концентрационного пересыщения (неустойчивого состояния матрицы) на некотором удалении от графитного включения.

Зто облегчает зарождение здесь новых графитных выделений. При этом графитиэация обеспечивается преимущественно множественным зарождением графита, а поскольку возможность роста таких включений зависит от величины концентрационного пересыщения (а оно в свою очередь зависит от скорости нагрева отливок) они невелики и величина графита малая, что положительно сказывается на механических свойствах ковкого чугуна. Процесс графитизации проходит во время нагрева, т. к. в процессе выдержки градиенты по углероду

10 сглаживаются и идет рост уже имеющихся включений. Поэтому в предлагаемом способе продолжительность отжига определяется только временем прогрева отливок.

Применение скоростных методов нагрева (например в расплаве солей), при которых прогрев отливки осуществляется за несколько секунд не дает возможности зародиться достаточному количеству графитных включений в процессе нагрева и графитизация обеспечивается ростом уже имеющихся частиц, а это связано с отводом атомов железа от растущего графита и поэтому процесс длительный (5 — 10 ч), В предла15 гаемом. способе следует производить нагрев отливок со скоростью не ниже 350400 /ч в печи.

Образцы иэ белого чугуна следующего состава, : С 2,74; Si 1,15; Мп 0,52; Fe oc20 тальное, нагревали в селитовой печи с разной скоростью до температур 960 — 1100 С, выдерживали при этой температуре различное время от 0,1 ч до 3 ч и закаливали с целью фиксации структуры.

25 Полученные данные иллюстрируются таблицей, где видно, что нагрев до температуры ниже 1050 С не приводит к полной графитизации и в структуре наряду с графитом (Г) имеется и цементит(Ц), Нагрев выше

30 1050 С (до температуры 1100 С) улучшает структуру графитизированных отливок, поэтому верхний предел температуры отжига ограничивается опасностью оплавления чугунных отливок данного состава.

35 Скорость нагрева до 1050 С ниже

350О/ч не достаточна для прохождения полной графитизации, Чем выше скорость нагрева тем более мелкие графитные включения, что дополнительно повышает

40 механические свойства ковкого чугуна.

Время выдержки в печи при температуре графитизации зависит от сечения отливок. В небольших отливках диаметром 5 мм графитизация полностью проходит за 5 мин, 45 а более крупные диаметром 50 мм выдерживали 3 часа.

Нагрев образцов по способу-прототипу поиводит к полной графитизации лишь после 5 часов отжига на первой стадии.

50. На Днепропетррвском комбайновом за- воде были проведены механические испытания образцов чугуна, обработанного по предлагаемому способу. Длительность отжига сокращена более чем в 4 раза, по

55 сравнению с базовой технологией, существующей на заводе.

Формула изобретения

Способ графитизирующего отжига отливок иэ белого чугуна. включающий нагрев до температуры выше Асэ, выдержку и ох1779266

Ц вЂ” цементит

M — ма рте йсит

Составитель 8.Мовчан

Техред М,Моргентал Корректор М.Керецман

Редактор А.Егорова

Заказ 4204 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 лаждение, . обеспечивающее заданную структуру матсицы, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса путем обеспечения графитизации эвтектического цементита в процессе нагрева, нагрев ведут в печи со скоростью не менее 360 /ч до температуры не ниже 1050 С, но ниже температуры плавления чугуна.