Способ термоциклической обработки белого чугуна
Владельцы патента RU 2368671:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)
Изобретение относится к технологии термической обработки белого чугуна. Для снижения коэффициента линейного расширения чугунных изделий их подвергают термоциклированию с нагревом до 900-950°С, выдержкой в течение 0,5-1 ч и последующим охлаждением в кипящей воде, при этом количество циклов устанавливают до трех. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к металлургии и машиностроению, в частности к технологии термической обработки белого чугуна, и может быть использовано для снижения коэффициента линейного расширения чугунных изделий.
Известен способ термоциклической обработки чугуна, заключающийся в многократном нагреве до 980-1050°С с промежуточными охлаждениями на воздухе до 600-650°С и окончательным охлаждением на воздухе. Применение такой технологии термической обработки белого чугуна направлено на ускорение распада первичного цементита в чугуне с ледебуритной механической основой [1]. Недостатком этого способа является то, что происходит распад цементита с образованием свободного углерода. Это снижает твердость и износостойкость, что в большинстве случаев является нежелательным явлением, и увеличивает коэффициент линейного расширения.
Наиболее близким по технологической сущности к предлагаемому является способ термоциклической обработки белого чугуна, заключающийся в многократном нагреве до 1070-1120°С, охлаждении до 750-850°С с выдержками при этих температурах 1-3 мин и окончательном охлаждении на воздухе [2].
Недостатком этого способа является нагрев до высоких температур (1070-1120°С), при которых возможно развитие графитизации, и отсутствие снижения коэффициента линейного расширения.
Задачей изобретения является снижение коэффициента линейного расширения при температурах испытания 100-150°С, что необходимо для сплавов различного назначения, например для сплавов, используемых в приборной и космической технике.
Для решения поставленной задачи разработан способ термоциклической обработки белого чугуна, включающий многократный нагрев до температуры выше Ac1 и охлаждение, при этом в каждом цикле чугун нагревают до 900-950°С с выдержкой 0,5-1 ч, а охлаждение проводят в кипящую воду, количество циклов до 3.
Многократная термоциклическая обработка белого чугуна в интервале температур 900-950°С с выдержками 0,5-1,0 ч при этих температурах и последующее охлаждение в кипящую воду приводит к частичному разложению цементита, образованию легированного аустенита и распаду его при охлаждении в кипящую воду, что обеспечивает значительное понижение коэффициента линейного расширения чугуна при температурах 100-150°С.
При этом оптимальное число циклов составляет 1-3, поскольку дальнейшее увеличение приводит к повышению значений коэффициента линейного расширения и устранению эффекта снижения КЛР в интервале 100-150°С.
На чертеже представлены значения КЛР после термообработки, проводимой по известному и предлагаемому способам.
Пример. На оптическом дифференциальном дилатометре Шевенара проводился анализ изменений коэффициента линейного расширения опытных образцов из белого чугуна. Белый чугун получен из передельного чугуна марки П1 производства ОАО «ЗСМК» с помощью разработанных модификаторов. Образцы подвергались термоциклической обработке, заключающейся в нагреве до 900°С с выдержкой 0,5-1 ч, промежуточным и окончательным охлаждением в кипящую воду.
Для получения сравнительных данных параллельно проводили обработку по известному способу. Результаты приведены в таблице и на чертеже.
Предлагаемый способ может быть использован для изготовления изделий в приборной технике.
Источники информации
1. А.с. СССР №460307, кл. С21Д 5/04, 1973.
2. А.с. СССР №863675, кл. С21Д 5/04, 1981.
| Режим обработки | Коэффициент линейного расширения α×106, град-1, при температуре испытания, °С | ||||||||
| 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | |
| Без обработки | 6,97 | 7,12 | 6,49 | 11,62 | 13,71 | 14,42 | 14,40 | 14,56 | 13,68 |
| Известный способ: | |||||||||
| обработка в интервале температур от 1090°С до 810°С, 3 раза, длительность изотермических | 9,77 | 7,18 | 8,50 | 12,66 | 10,06 | 13,02 | 13,50 | 14,70 | 15,20 |
| выдержек 3 мин с охлаждением на воздухе | |||||||||
| Предлагаемый способ: | 6,54 | 5,90 | 3,47 | 6,07 | 11,40 | 15,70 | 13,36 | 10,42 | 11,07 |
| 900°С, выдержка 0,5 ч., кипящая вода, 1 цикл | |||||||||
| 920°С, выдержка 1,0 ч., кипящая вода, 2 цикла | 6,97 | 3,81 | 5,63 | 17,01 | 12,59 | 8,36 | 9,22 | 11,73 | 14,10 |
| 950°С, выдержка 0,5 ч., кипящая вода, 3 цикла | 5,10 | 3,70 | 2,84 | 9,15 | 13,93 | 14,65 | 11,52 | 10,25 | 11,37 |
Способ термоциклической обработки белого чугуна, включающий многократный нагрев до температуры выше Aс1 и охлаждение, отличающийся тем, что нагрев в каждом цикле ведут до 900-950°С с выдержкой 0,5-1,0 ч, а охлаждение проводят в кипящей воде, при этом количество циклов устанавливают до трех.
