Способ термоциклической обработки чугуна

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для повышения свойств отливок из серого чугуна. Для уменьшения объемной доли графита, измельчения включений графита и более равномерного их распределения по сечению отливок термоциклическую обработку серого чугуна осуществляют путем нагрева и охлаждения в каждом цикле, при этом нагрев в каждом цикле осуществляют до 700-750°С с последующим охлаждением в воде, а количество циклов составляет 2-4. 1 табл.

 

Изобретение относится к металлургии чугуна и может быть использовано для повышения свойств отливок из серого чугуна.

Известно использование термоциклирования для обработки чугуна [1] с целью уменьшения размеров включений графита в структуре отливок, повышения однородности химического состава металла и пластических свойств чугунов.

Наиболее близким к заявляемому является способ термоциклической обработки чугуна, включающий многократные нагревы до температур на 50-200°С выше А_С3 и охлаждение на воздухе до температур на 50-200°С ниже Ar₃ [2]. Однако уровень уменьшения объемной доли графита недостаточен, что отрицательно сказывается на механических свойствах отливок из серого чугуна.

Задачей предлагаемого способа термической обработки является уменьшение объемной доли графита, измельчение его включений и более равномерное их распределение по сечению отливки. Таким образом, может быть решена задача улучшения механических свойств чугуна, что в конечном итоге может привести к снижению металлоемкости деталей при тех же значениях конструкционной прочности.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что термоциклирование проводят путем нагрева и охлаждения в каждом цикле, нагрев чугуна в каждом цикле осуществляют до 700-750°С с последующим охлаждением в воде, при этом количество циклов составляет 2-4.

Использование термоциклической обработки серого чугуна позволяет получить в структуре уменьшение объемной доли графита и измельчение пластин графита (толщины и протяженности) за счет интенсификации процессов диффузии при термоциклировании. Оптимальное количество циклов составляет 2-4. Увеличение количества циклов более 4 нецелесообразно, так как не происходит значительного снижения объемной доли графита и уменьшения КЛР.

Пример: Использовали чугун марки СЧ-20, выплавленный в литейном цехе ОАО «ЗСМК». Плавка проводилась в индукционной печи ИЧТ-10М №5, номер плавки - 2-8377. Химический состав чугуна: С - 3,65%; Si - 1,77%; Mn - 0,56%; S - 0,021%; P - 0,16%; Cr - 0,32%; Ni - 0,17%; Ti - 0,04%; V - 0,05% (ГОСТ 1412-85). Нагрев отливок осуществляли при 730°С с выдержкой в течение 15 мин, охлаждали в воде. Количество циклов обработки составляло 6. Для сравнения проводили термоциклическую обработку чугуна по способу, принятому за прототип. Температуры нагрева составляли 900°С, охлаждение на воздухе проводили до температур 600°С, а затем в воде. Количество циклов составляло 6. После каждых двух циклов проводили металлографический анализ. Эффективность обработки оценивали по результатам количественной металлографии на оптическом анализаторе «EPIQUANT» и определения КЛР на оптическом дилатометре системы Шевенара. Полученные результаты сведены в таблицу.

Как видно из приведенных в таблице результатов, эффективность предлагаемого способа термоциклической обработки чугуна при использовании количества циклов от 2 до 4 выше по сравнению с известным способом.

Предлагаемый способ термоциклической обработки может быть использован на металлургических и машиностроительных заводах для повышения свойств отливок из серого чугуна.

Таблица
Способ обработки чугуна	Кол-во циклов	Характеристика микроструктуры
Объемная доля графита, %	Средняя толщина пластин графита, мкм	Средняя длина пластин графита, мкм
Известный:
Цикл: 900°С, 15 мин, охлаждение	1	14,2	9,5	108
до 600°С и далее в воде	2	13,5	9,2	103
	2	13,0	8,8	95
	2	12,3	8,5	93
Предлагаемый:
Цикл: нагрев до 730°С, 15 мин,	без
охлаждение в воде	обработки	19,3	5,6	31
	2	7,8	2,2	15
	4	7,2	1,6	13

Источники информации

1. Федюкин В.К., Смагоринский М.Е. Термоциклическая обработка металлов и деталей машин. - Ленинград, машиностроение, 1989, с.128-138.

2. А.с. №412262, кл. 21 D 5/00 «Способ термоциклической обработки чугуна». / Лебедев Т.А., Маринец Т.К., Федюкин В.К. ЛПИ им. Калинина. Опубл. БИ №3, 1974.

3. Патент РФ №2130084, кл. С21D 5/02 «Способ термоциклической обработки чугуна» / Афанасьев В.К., Чибряков М.В., Прудников А.Н., Сарлин М.К. Сибирский государственный индустриальный университет. Опубл. 10.05.99, бюлл. №13.

Способ термической обработки серого чугуна, включающий термоциклирование путем нагрева и охлаждения в каждом цикле, отличающийся тем, что нагрев чугуна в каждом цикле осуществляют до 700-750°С с последующим охлаждением в воде, при этом количество циклов составляет 2-4.