CS217540B1

CS217540B1 - Ductile iron castings isothermally hardened

Info

Publication number: CS217540B1
Application number: CS350581A
Authority: CS
Inventors: Eduard Dorazil; Eva Munsterova; Bohumil Barta; Jiri Crhak; Arnost Huvar
Original assignee: Eduard Dorazil; Eva Munsterova; Bohumil Barta; Jiri Crhak; Arnost Huvar
Priority date: 1981-05-13
Filing date: 1981-05-13
Publication date: 1983-01-28

Abstract

Účelem odlitků z tvárné litiny izotermicky kalených při tepelném zpracování ohřevem na austenitizační teplotu, následným přetržitým ochlazením a závěrečným dochlazením, majících základní složení o hmotnostní koncentraci uhlík 3,0 až 3,7 %, křemík 2,0 až 3,0 %, mangan O1,2 až 0,6 %, fosfor 0,01 až 0,07 %, síra 0,001 až 0,02 %, hořčík 0,04 až 0,08 % a zbytek železo, je dosažení větší prokalitelnosti při nižší spotřebě legujících prvků. Podle vynálezu obsahují legury ve skladbě o hmotnostní koncentraci nikl 0,5 až 1,5 % a molybden 0,1 až 0,3 %.The purpose of castings made of ductile iron isothermally hardened during heat treatment by heating to the austenitizing temperature, followed by intermittent cooling and final quenching, having a basic composition with a mass concentration of carbon 3.0 to 3.7%, silicon 2.0 to 3.0%, manganese 01.2 to 0.6%, phosphorus 0.01 to 0.07%, sulfur 0.001 to 0.02%, magnesium 0.04 to 0.08% and the rest iron, is to achieve greater hardenability with a lower consumption of alloying elements. According to the invention, the alloys contain a composition with a mass concentration of nickel 0.5 to 1.5% and molybdenum 0.1 to 0.3%.

Description

Vynález se týká odlitků z tvárné litiny izotermicky kalené při tepelném zpracování ohřevem na austenitizaSní teplotu, následným přetržitým ochlazením a závěrečným dochlazením, majících základní složení o hmotnostní koncentraci uhlík 3,0 až 3,7 %, křemík 2,0 až 3,0 %, mangan 0,2 až 0,6 %, fosfor 0,01 až 0,07 %, síra 0,001 až 0,02 %, hořčík 0,04 až 0,08 %, zbytek železo.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to ductile cast iron isothermally hardened castings by heat treatment to austenitization temperature, followed by intermittent cooling and final cooling, having a basic composition having a carbon concentration of 3.0 to 3.7% by weight, silicon 2.0 to 3.0%, manganese 0.2-0.6%, phosphorus 0.01-0.07%, sulfur 0.001-0.02%, magnesium 0.04-0.08%, the rest iron.

Jsou známy odlitky z tvárné litiny, obsahující v základním složení o hmotnostní koncentraci uhlík 3,0 až 3,7 %, křemík 2,0 až 3,0 %, mangan 0,2 až 0,4 %, fosfor 0,01 až 0,07 %, síra 0,001 až 0,02 % a hořčík 0,04 až 0,08 %, zbytek železo.Ductile iron castings are known which contain in the basic composition a carbon concentration of 3.0 to 3.7%, a silicon of 2.0 to 3.0%, a manganese of 0.2 to 0.4%, a phosphorus of 0.01 to 0 07%, sulfur 0.001-0.02% and magnesium 0.04-0.08%, the remainder iron.

Jako legujícího prvku je použito v hmotnostní koncentraci molybden 0,1 až 0,7 %.Molybdenum 0.1 to 0.7% by weight is used as the alloying element.

K dosažení dobré prokalitelnosti a vysokých mechanických vlastností těchto odlitků je známé jejich tepelné zpracování, spočívající v jejich ohřevu na austenitizační teplotu 850 až 900 °G, po němž se odlitky v průběhu do 5 sekund přesunou do solné lázně o transformační teplotě 280 až 420 °C, v níž setrvají po dobu danou známým vztahem.In order to achieve good hardenability and high mechanical properties of these castings, their heat treatment is known by heating them to an austenitizing temperature of 850 to 900 ° C, after which the castings are transferred to a salt bath with a transformation temperature of 280 to 420 ° C. in which they remain for a period of time known to the relationship.

V lázni dochází v odlitcích k neúplné přeměně austenitu, takže po ochlazení je struktura odlitků tvořena směsí, sestávající z bainitu, zbytkového austenitu, martensitu a grafitu.In the bath, the castings undergo incomplete conversion of austenite, so that after cooling, the casting structure consists of a mixture consisting of bainite, residual austenite, martensite and graphite.

Výsledkem jsou poměrně vysoké mechanické vlastnosti odlitků a jejich dobrá prokalitelnost.The result is relatively high mechanical properties of castings and their good hardenability.

Ukazuje se však, že pro dosažení těchto příznivých vlastností jsou náklady na celkovou spotřebu legujících prvků dosti vysoké a dále, že by bylo žádoucí dosaženi větší prokalitelnosti odlitků, popřípadě stejné jejich prokalitelnosti při nižších nákladech na celkovou spotřebu legujících prvků. Rovněž je žádoucí dosažení prodloužení doby pro přemístění odlitků do pece pro částečný izotermicky rozpad; tato doba má u známého postupu interval cca do 5 sekund.However, it appears that in order to achieve these favorable properties, the total consumption of alloying elements is quite high and that it would be desirable to achieve a higher hardenability of the castings, or the same hardenability at lower costs for the total consumption of alloying elements. It is also desirable to achieve an increase in the time for transferring the castings to the partial isothermal disintegration furnace; in the known procedure, this time has an interval of up to about 5 seconds.

Uvedené nedostatky odstraňuji podle vynálezu odlitky z tvárné litiny izotermicky kalené při tepelném zpracování ohřevem na austenitizační teplotu, následným ochlazením a závěrečným dochlazením, mající základní složení o hmotnostní koncentraci uhlík 3,0 až 3,7 %, křemík 2,0 až 3,0 %, mangan 0,2 až 0,6 %, fosfor 0,01 až 0,07 %, síra 0,001 až 0,02 % a hořčík 0,04 až 0,08 %, obsahují legury ve skladbě nikl 0,5 až 1 ,5 a molybden 0,1 až 0,3 * a zbytek železo.According to the invention, the above-mentioned drawbacks are eliminated by ductile cast iron isothermally quenched in heat treatment by heating to an austenitization temperature, followed by cooling and final cooling, having a basic composition having a carbon concentration of 3.0 to 3.7%, silicon 2.0 to 3.0% manganese 0.2 to 0.6%, phosphorus 0.01 to 0.07%, sulfur 0.001 to 0.02% and magnesium 0.04 to 0.08%, contain alloys in the nickel composition 0.5 to 1, 5 and molybdenum 0.1 to 0.3% and the remainder iron.

Jejich podstata spočívá v tom, že obsahují dále legury ve skladbě o hmotnostní koncentraci nikl 0,5 až 1,5 % a molybden 0,1 až 0,3 %.Their essence is that they also contain alloys in a composition with a mass concentration of nickel of 0.5 to 1.5% and molybdenum of 0.1 to 0.3%.

Základní účinek spočívá v dosažení vysokých mechanických vlastností a dobré prokalitelnosti odlitků.The basic effect is to achieve high mechanical properties and good hardenability of the castings.

Vynález je dále blíže vysvětlen na několika příkladech provedení.The invention is explained in more detail below with reference to several exemplary embodiments.

Příklad 1Example 1

Odlitky o síle stěny 17 mm, mající základní složení o hmotnostní koncentraci uhlík 3,50 %, křemík 2,78 %, mangan 0,34 %, fosfor 0,030 %, síra 0,012 %, hořčík 0,043 %, zbytek železo a obsah legur nikl 0,5 %, molybden 0,17 % se vloží do austenitizační pece, ve které jsou ohřívány při teplotě 900 °C po dobu 30 minut.Castings of 17 mm wall thickness, having a basic composition with a carbon concentration of 3.50%, silicon 2.78%, manganese 0.34%, phosphorus 0.030%, sulfur 0.012%, magnesium 0.043%, iron remainder and nickel alloy content 0 5%, molybdenum 0.17% are placed in an austenitization furnace in which they are heated at 900 ° C for 30 minutes.

Po tomto ohřevu jsou odlitky co nejrychleji přemístěny do solné lázně pece pro částečný izotermický rozpad, v níž se ochladí a setrvají při transformační teplotě 350 °C po dobu prodlevy 5 000 sekund, to je 83 minut.After this heating, the castings are transferred as quickly as possible to the salt bath of the partial isothermal decay furnace, in which they are cooled and remain at a transformation temperature of 350 ° C for a residence time of 5,000 seconds, i.e. 83 minutes.

Poté se odlitky z pece pro částečný izotermický rozpad vyjmou a dochladí na volné atmosféře.The castings are then removed from the partial isothermal decomposition furnace and cooled in a free atmosphere.

V lázni této pece dochází v odlitcích k neúplné přeměně austenitu, takže po dochlazení je struktura odlitků tvořena směsí, sestávající z bainitu, zbytkového austenitu, mařtensitu a grafitu.In the bath of this furnace, the austenite is incomplete converted in the castings, so that after cooling the casting structure consists of a mixture consisting of bainite, residual austenite, mercenite and graphite.

Dosažená pevnost v tahu činí 1 000 MPa, tažnost 4 %, tvrdost HV 60 330.The achieved tensile strength is 1000 MPa, ductility 4%, hardness HV 60 330.

Provedené zkoušky ukázaly, že odlitky jsou prokaleny v celé tlouštce stěny.Tests have shown that the castings are hardened throughout the wall thickness.

Příklad 2Example 2

Odlitky stejného hmotnostního složení a tloušíky stěny, po stejném ohřevu na austenitizační teplotu jako v příkladu 1, setrvají v peci pro částečný izotermický rozpad při stejné teplotě 350 °C, avšak při době prodlevy 200 000 sekund, to je 55 hodin.Castings of the same composition and wall thickness, after the same heating to the austenitization temperature as in Example 1, remain in the partial isothermal decomposition furnace at the same temperature of 350 ° C, but at a residence time of 200,000 seconds, i.e. 55 hours.

Je dosaženo těchto výsledků. Pevnost v tahu 1 200 MPa, tažnost 12 tvrdost HV 60 390 Prokalenost odlitků byla v celé tloušíce stěny.These results are achieved. Tensile strength 1200 MPa, ductility 12 hardness HV 60 390 The hardness of castings was in the whole wall thickness.

Příklad 3Example 3

Odlitky stejného hmotnostního složení jako v příkladu 1 a 2, o tloušíce stěny 13 mm po ohřevu v austenitizační peci na teplotu 900 °C po dobu 30 minut se co nejrychleji přemístí do solné lázně pece pro částečný izotermický rozpad, v níž setrvají při transformační teplotě 400 °C po dobu 2 000 sekund, to je 33 minut; poté se z transformační pece vyjmou a dochladí na volné atmosféře.Castings of the same weight composition as in Examples 1 and 2, having a wall thickness of 13 mm after heating in an austenitizing furnace to 900 ° C for 30 minutes, are transferred as quickly as possible to the salt bath of the partial isothermal disintegration furnace. ° C for 2000 seconds, that is 33 minutes; then they are removed from the transformation furnace and cooled in a free atmosphere.

Dosažené výsledky jsou: pevnost v tahu 900 MPa, tažnost 4 %, tvrdost HV 60 280. Prokalenost odlitků byla v celé tloušíce stěny.The results are: tensile strength 900 MPa, ductility 4%, hardness HV 60 280. The hardness of the castings was throughout the wall thickness.

Příklad 4Example 4

Za stejných podmínek jako v příkladu 3 jsou odlitky ponechány při transformační teplotě po dobu 10 000 sekund, to je 2,7 hodin.Under the same conditions as in Example 3, the castings are left at a transformation temperature for 10,000 seconds, i.e., 2.7 hours.

Dosažené výsledky jsou: pevnost v tahu 1 000 MPa, tažnost 14 %, tvrdost HV 60 350. Prokalenosti bylo dosaženo v celé tloušíce stěny odlitků.The achieved results are: tensile strength 1000 MPa, elongation 14%, hardness HV 60 350. The hardness was achieved in the whole thickness of the casting wall.

Příklad 5Example 5

Odlitky stejného hmotnostního složení jako v předchozích příkladech, o tlouštce stěny 21 mm po ohřevu v austenitizační peci na teplotu 900 °C po dobu 30 minut se co nejrychleji přemístí do prostředí pro částečný izotermický rozpad, například vhodné solné lázně, v níž setrvají při transformační teplotš 300 °C po dobu 4 000 sekund, to je 66 minut; poté se z transformační pece vyjmou a dochladí na volné atmosféře.Castings of the same weight composition as in the previous examples, having a wall thickness of 21 mm after heating in an austenitizing furnace to 900 ° C for 30 minutes, are transferred as quickly as possible to a partial isothermal decomposition environment, for example a suitable salt bath. 300 ° C for 4000 seconds, that is 66 minutes; then they are removed from the transformation furnace and cooled in a free atmosphere.

Dosažené výsledky jsou: pevnost v tahu 1 200 MPa, tažnost 2 %, tvrdost HV 60 420. Prokalenosti bylo dosaženo v celé tloušíce stěny odlitku.The achieved results are: tensile strength 1200 MPa, elongation 2%, hardness HV 60 420. The hardness was achieved in the whole thickness of the casting wall.

Příklad 6Example 6

Za stejných podmínek jako u příkladu 5 jsou odlitky ponechány při transformační teplotě po dobu 50 000 sekund, to je cca 14 hodin.Under the same conditions as in Example 5, the castings are kept at a transformation temperature for 50,000 seconds, i.e. about 14 hours.

Dosažené výsledky jsou: pevnost v tahu 1 500 MPa, tažnost 6 %, tvrdost HV 60 500. Prokalenosti hylo dosaženo v celé tlouětce stěny odlitku.The achieved results are: tensile strength 1500 MPa, elongation 6%, hardness HV 60 500. The hardness was achieved in the whole thickness of the cast wall.

Z uvedených příkladů plyne, že bylo ve věech případech dosaženo vysokých parametrů zpracovaných odlitků při relativně nízkých nákladech na prvky základního složení a legur.It follows from the above examples that high parameters of the processed castings have been achieved in all cases at a relatively low cost for the basic composition and alloying elements.

Claims

Ductile iron castings isothermally quenched during heat treatment by heating to austenitization temperature, followed by intermittent cooling and final quenching, having a basic composition having a carbon concentration of 3.0 to 3.7% by weight, silicon 2.0 to 3.0%, manganese 0, 2 to 0.6%, phosphorus 0.01 to 0.07%, sulfur 0.001 to 0.02%, magnesium 0.04 to 0.08%, and the remainder iron, characterized in that they further contain alloys in a composition by weight concentration nickel 0.5 to 1.5% and molybdenum 0.1 to 0.3%.