Способ обработки отливок из высоко-марганцовистой стали

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскни

Социалистические

Республни ()823439 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22).Заявлено 27.07.79 (21) 2801799/22-02 (53)М. Кл.

С 21 D 1/78 с присоединением заявки РЙ

Гоаудеротееиный комитет

Опубликовано 23.04.81. Бюллетень Рй 15 (23) Ириоритет— до делам изооретений и открытий (53) УДК 621 785 .79(088.8) Дата опубликования описания 25.04.81

В. Б. Беловодский, В. С. Гудков, В. A. Полушкин, Л В А Ос К И К (72) Авторы (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОТЛИВОК ИЗ ВЫСОКОМАРГАНЦЕВОЙ

СТАЛИ!

Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке детаЛей из высокомарганцовистой стали.

Известен способ термического наклепа аустенитных сталей, включающий нагрев и охлаждение с максимально возможными

5 скоростями (1).

Однако он неприемлем для сырых отливок, прошедших охлаждение вместе с формой, так как в этом случае в отлив

10 ке сильно развит процесс карбидообразованият резко падает пластичность стали и при дальнейшем нагреве с большими скоростями отливки поражаются термическими трешинами.

Известен способ изготовления литых деталей из высокомарганцовистой стали, включающий снятие верхней полуфбрмы при температуре ниже 1200-1250 С е и закалку (2).

Недостатком данного способа являет» ся то, что он не применим для отливок, имеюших невыбитые стержни и неочишен-, ных от формовочных смесей и имеющих сравнительно большов поперечное сечение, Известен способ обработки деталей из. высокомарганцовистых сталей, включающий выбивку отливок из формы при температу» о ре, на 230-250 С выше линии выпадения карбидов из аустенита, выдержку после выбивки из формы при .температуре, на 180-200 С выше линии выделения о карбидов, и закалку (3)..

Однако способ непригоден при массовом производстве деталей сложной формы. поскольку из-за высокой температуры вы»" бивки детали после выбивки теряют заданную геометрию, а при закалке из а наличия невыбитых горячих смесей происходят взрывы, и отливки имеют пятнистую структуру.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ термообработки деталей из марганцовистой стали 110Г13Л, включающий загрузку очиптенных отливок в печь при темперао гуре не бетлев 400 С, выдержку при

823439 этой температуре в течение 1 ч, нагрев деталей цо 650-700 С со скоростью не более 80-100 С/ч с выцержкой при этой температуре в течение 1-2 ч, наго рев отливок до 1050-1100 С со скоростью ив более 1 50 С/ч, и выдержкой

3-5 ч, последуюшую закалку в воде (4).

Недостатком известного способа .яв- ляется большая длительность процесса (12-14 ч) и нестабильность свойств закаленных цеталей, снижающая эксплуационную стойкость.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости деталей и сокращение цлительности процесса закалки..

Поставленная цель, достигается тем, что в способе обработки отливок из высокомарганцовистой стали, включающем выбивку отливки из формы, обрубку прибылей и литников, очистку и последующую закалку, выбивку из формы производят при 950-800 С, а нагрев под закалКу производят в печи с технически возможной скоростью.

Сталь 110Г13Л вследствие низкой теплопроводности и высокого значения коэффициента термического расширения склонна к образованию трещин при остыванин,и в процессе нагрева под закалку, причем склонность к трешинообразованию у этой стали в 4,5 раза выше, чем у углеродистой.

При остывании отливок в форме создаются благоприятные условия цля выцеления карбидов из аустенита. Наиболее интенсивное выделение происходит в интервале 650-500 С.

Для прецотвращения образования трещин производят быстрое охлаждение отJIHBoK в интервале карбидообразования.

Вследствие высокого температурного градиента по сечению и длине отливки, наличия формовочной земли и стержней, . охлажцение в воде при ранней выбивке, о т. е. закалка от 900-1000 С исключается, хотя для некоторых видов тонкостенных неответственных отливок такой способ и .применим.

Лля определения скорости охлаждения отливки (сердечника P 50 1/11) в тело отливки устанавливаются на глубину

25,мм кварцевые наконечники, в которые после выбивки вводятся платино-платинородневые термопары. Показания:записываются потенциометром. Анализ кривых охлаждения показывает, что при охлаж,дении выбитых из формы отливок на воэо духе с 850 С, наиболее опасный интервал (650-500 С) отливка проходит эа

30 мин. При остывании же в форме - за;

2,5 м, т. е. время протекания наиболее интенсивного процесса карбидообразования сокращается в 5 раз.

Металлографическйй анализ показывает, что количество выпавших карбидов с увеличением скорости .охлаждения уменьшается, причем в случае охлаждения в форме они имеют форму крупных включений по границам и внутри зерен, а в случае охо лаждения с 850 С на воздухе, они имеют форму оторочек по границам зерен.

10 термические напряжения вызывают образование трещин.

Охлаждение сердечника в форме показывает, что средняя скорость охлаждения отливки в форме в интервале 650-500 С составляет 65 С/ч.

Литая структура стали 110Г13Л выдерживает без образования трещин скорость нагрева, с которой она охлаждается в форме. Следовательно, скорость нагрева под закалку, равная или близкая скорости охлаждения отливки при остывании оТ температуры начала карбидообразования, является оптимальной, и при назначении режима закалки необходимо учитывать скорость охлаждения отливки (замедленно - в форме или ускоренно - на воздухе) .

При ускоренном охлажцении отливок и нагрева их с такой же скоростью при термообработке уменьшается количество карбидов в структуре стали, она получается более неравновесной по карбицам.

Результаты испытаний механических свойств отливок подтверждают, что при по15 вьшгении скорости охлаждения процесс карбидообразования существенно поцавляется.

Температуоа выбивки отливок из формы 800-950 С выбрана, исходя иэ того, 20 что при этой температуре изделие уже имеет достаточную механическую прочо ность, и при 900 С в соответствии с диаграммой состояния Fe - Мп - С только начинается процесс карбидообразова25 ниЯ.

Процесс карбидообразования протекает не только при остывании отливки в форме, но и при нагреве под закалку, причем наиболее интенсивно он протекает также в Интервале 500-650 С. Для изделий о типа сердечников этor HHre B HpoKoflHT со скоростью нагрева не более 75»

Ь

80 С/ч. В противном случае при наличии карбидов в структуре возникаюшие

823439 6 о

800 С, а при нагреве под закалку отливки загружаются в печь, нагретую до. о

900 С. Общее время нагрева составляо ет 5 ч, и скорость нагрева - 220 С/ч.

5 Пример 3. Проводится термическая обработка отливок по примеру 2 с той разницей, что отливки извлекаются из формы при 900 С.

Пример 4. Проводится терми ческая обработка отливок по примеру 1 . с той разницей, что отливки извлекаются из формы при 800 С, а нагрев под закалку проводят со скоростью 300 С/ч, для чего отливки загружаются в печь, нагретую до 1000о С,выдерживаются для выравнивания температуры, на греваются до 1 1 00 С, Общее время на грева3,5 ч.

Пример 5. Отливки извлекаюто

20 ся из формы при 850 С, после чего охлаждаются в струе вентиляторного возо духа со скоростью 4 С/мин. После очист.ки и обрубки отливки загружаются в камерную печь, нагретую до 1000 С, И выдерживаются для выравнивания температуры, нагреваются цо 1100 С, Выдержка и закалка по примеру 1.

Скорость нагрева до температуры закалки, ОС/ч.

Режим охлаждеТемпеВыдержка при температуре закалки, ч

Закалочная среда

Скорость охлаждения, С/ч

Способ обработки

Темпера тура закалки, оС/„ ратура выбивки из формы, С ния до выбивки после выбивки

Предлагаемый

260 1100 3

220 1100 3

220 1100 3

950 В форме На воздухе, 210

800

210

210

900

300 1100 3

800, 850

210

300 1100 3

240

Известный

100

Вода

1100 3

100-500 В форме На воздухе 150

Очевидно, что меньшее количество мелкодисперсных, карбидных включений быст рее растворяется в аустените.

При одной и той же продолжительнос ти выдержки при температуре закалки в случае ускорения процессов охлаждения и нагрева имеет место большая гарантия полного растворения карбидов.

Обработке подвергаются отливки из высокомарганцовистой стали, содержащей,Ъ: углерода 1,12, марганца 11,80; кремния 0,42; фосфора 0,043; серы

0;011;. железо остальное.

Пример 1. Отливка после за ливки извлекается из формы при 950 С и охлаждается на воздухе со скоростью

3,5 С/мин до температуры окружающей срецы, после чего по принятой технологии проводится обрубка и очистка отливок (отделение литников, прибылей. и очистка от формовочной смеси). После очистки и обрубки, отливки нагреваются. до температуры закалки со скоростью о

260 С/ч, для чего отливки загружают- ся в камерную печь, нагретую до о

1000 С, выдерживаются для выравниван ия температуры, нагреваются цо

1100 С и закаливаются в воце. При этом общее время нагрева составляет

4,25 ч.

Пример 2. Проводится обработка отливок по примеру 1 с той разницей, что отливки извлекаются из формы при

Йля получения сравнительных данных параллельно проводится обработка по из- вестному режиму однотипных деталей, отлитых из этой же стали. Режимы термообработки приведены в таблице 1.

Таблица 1

823439

Та бл ица 2

Износ,.

Механические свойства

Дол говеч740 430 320 325 21 0 105

0,90 10

0,80 10

2,2

Предлагаемый

70,5 40,5 . 35,0 31,0 22,0 9,6

5,0

0,53 10

Б

1,20 10

1,3

27,0 30,0 20,3 10,9

66,0 43,0

4,8

43,0 24,0 . 29,5 29,9 14,5

68,0

72,5 42,5 . 24,0 31,0 22,1 6,5

0,70 10

0,9

56,0 40,0 19,0 16,0 16 4 2,9 0 25 10

Известный

2,0

Как видно из табл. 1 и 2 предлагаемый,способ позволяет повысить качество, зо а следовательно, и эксплуатационную стойкость отливок по сравнению с известным способом за счет повышения износоетойкости и снизить продолжительность термическай обработки.

Использование предлагаемого способа обработки отливок при производстве литых сердечников и цельнолитых крестовин из стали 110713Л позволяет повысить износостойкость и долговечность литых деталей (эксплуатационную стойкость), уменьшить расходы на ремонты наиболее ответственных участков пути, повысить пропускную способность железных дорог, снизить себестоимость литья за счет сок45 ращения длительности процесаа закалки. а с.

Формула изобретения

Способ обработки отливок из высокомарганцовистой стали, включающий вьвИсточники, информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 255962, кл. С 21 0 1 /78, 1969.

2. Авторское CBHQBTBJIbCTBO СССР

М 322377, кл. С 21 Р 1/78, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

М 328179, кл. С 21 З 1/78, 1972.

4. Власов В. И, и др. Литая высокомарганцовистая сталь. М., Машгиз, 1963, с. 76.

Составитель А. Секей

Техред Т.Маточкв Корректор. N. Шароши!

Редактор Г. Кацалап

Заказ 2006/33 Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дел@м изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

В табл. 2 приведены сравнительные цанные о механических свойствах и qonговечности деталей, обработанных известным и предлагаемым способами. бивку из формы; обрубку прибылей и литников, очистку и закалку, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости деталей и сокрашения длительности процесса закалки, выбивку из формы производят o при 950-800 С, а нагрев под закалку производят в печи с технически возможной скоростью.