CS249404B1

CS249404B1 - A method of heat treating low alloy steel castings

Info

Publication number: CS249404B1
Application number: CS328685A
Authority: CS
Inventors: Eduard Eduard Dorazil; Tomas Podrabsky
Original assignee: Eduard Eduard Dorazil; Tomas Podrabsky
Priority date: 1985-05-07
Filing date: 1985-05-07
Publication date: 1987-03-12

Abstract

Za ÚSelea dosaženi vysokých pevnostních parametrů odlitků jsou tyto austenitisová- ny při tsplotá 880 °C až 950 9C, načež jsou podrobeny neúplnému lzoteraickáau rozpadu austenitu při transformaSnl teplote 280 C až 420 C e následný· dochlazenía, přičemž, přechod odlitků s austenitizečního prostředí do prostředí, v námž probíhá neúplný isoteraický rozpad, trvá 5 až 20 sekund. Uvedený spůsob se aplikuje u odlitků ns« bo dílů s oceli o hmotnostním obsahu 0,3 až 0,85 Í uhlíku, 0,2 až 0,6 S manganu, 0,01 až 0,04 S fosforu, 0,01 až 2,04 Š síry a obsahující kromě křemíku aspoň některou z le- gur chrom, nikl, molybden, mád. Odlitky takto zpracovaná vykazují vesměs vysoká mechanická vlastnosti, umožňující jejich použití jako velmi namáhaná součásti.In order to achieve high strength parameters of castings, they are austenitized at a temperature of 880 °C to 950 °C, after which they are subjected to incomplete isotheric decomposition of austenite at a transformation temperature of 280 °C to 420 °C and subsequent cooling, while the transition of the castings from the austenitizing environment to the environment in which incomplete isotheric decomposition takes place takes 5 to 20 seconds. The above method is applied to castings or parts made of steel with a mass content of 0.3 to 0.85% carbon, 0.2 to 0.6% manganese, 0.01 to 0.04% phosphorus, 0.01 to 2.04% sulfur and containing, in addition to silicon, at least one of the alloys chromium, nickel, molybdenum, copper. Castings processed in this way generally exhibit high mechanical properties, allowing them to be used as highly stressed components.

Description

Vynález se týká způsobu tepelného zpracování odlitků z nízkolegovaná ocele o hmotnostním obsahu 0,3 až 0,85 % uhlíku, 0,2 až 0,6 % manganu, 0,01 až 0,04 % fosforu, 0,01 až 0,04 % síry, obsahujících kzomě křemíku alespoň nákterou z legur chrom, nikl, molybden, měň.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for the heat treatment of low alloy steel castings having a content of 0.3 to 0.85% carbon, 0.2 to 0.6% manganese, 0.01 to 0.04% phosphorus, 0.01 to 0.04 % of sulfur containing at least one of the alloys of silicon, chromium, nickel, molybdenum, copper.

V ředě odvětví, jako např. v hornictví, dopřává, zemědělství, hutnictví, stavebnictví, jsou nákteré části používaných strojů a zařízená velmi namáhány. Jsou to různá Sásti, zejména mlecí desky, tlukadla, pásové Slánky, půduzpracujicí elementy, břity lžicí rypadel, rychlostní skříně apod., od kterých jsou vyžadovány vysoká pevnostní a plastická vlastnosti a vysoká odolnost proti abrazivnímu, adhezivnímu a i erozivnímu působení.In many industries, such as mining, indulgence, agriculture, metallurgy, construction, some parts of the machinery and equipment used are very stressed. These are various parts, in particular grinding plates, bumpers, belt shakers, soil processing elements, excavator bucket blades, speed boxes and the like, which require high strength and plastic properties and high resistance to abrasive, adhesive and even erosive action.

Tyto součásti se doposud vyrábějí v převážně z auetenitických ocelí a vysokolegovanýeh slitin tepelně zpracovaných. Nevýhodou těchto dosud používaných materiálů a způsobu jejich zpracování, jsou poměrně vysoká výrobní náklady u auetenitických ocelí a energeticky náročná tepelná zpracování odlitků.Up to now, these components have been made mainly from auetenitic steels and high alloy alloys heat treated. The disadvantages of these materials and the method of their processing are relatively high production costs for auetenitic steels and energy-intensive heat treatment of castings.

U použitých vysokolegovanýeh slitin nelze dosáhnout optimální kombinace pevnostních a plastických vlastností a při styku s abrazivem dochází k výraznému snížení životnosti dílů z těchto slitin. Díly je nutno často vyměňovat, oož nepříznivě zvyěuje celkovou nákladovost výroby.The high-alloy alloys used cannot achieve the optimum combination of strength and plastic properties, and contact with the abrasive significantly reduces the service life of the alloy parts. Parts need to be replaced frequently, which adversely increases the overall cost of production.

Jsou známy způsoby tepelného zpracování tenkoetěnných odlitků z legovaných, příp. nízkolegovaných ocelí a tvárných litin za účelem získání dobrých mechanických vlastností.There are known methods of heat treatment of thin-walled castings from alloyed or cast iron. low-alloy steels and ductile cast iron to obtain good mechanical properties.

Tak např. u některých odlitků se tepelné zpracování provádí tak, že jsou odlitky austenitizovány za teploty za teploty 950 °C po dobu 60 až 180 minut za účelem vyrovnámí chemického složení, příp. rozložení ledeburitickáho cement!tu a potě ochlazovány na vzduchu, nebo v peci rychlostí 2 °C až 10 °C/hodinu. Výsledkem je získání feriticko - perlitická, nebo feritické matrice, která sice zaručuje dobrou plasticitu a houževnatost avěak poměrně nízkou pevnost odlitků, což je jejich velkým nedostatkem, značně omezujícím oblast jejich použití.For example, in some castings, the heat treatment is carried out in such a way that the castings are austenitized at a temperature of 950 ° C for 60 to 180 minutes in order to equalize the chemical composition or the composition. the distribution of ledeburitic cement and pleasure is cooled in air or in an oven at a rate of 2 ° C to 10 ° C / hour. As a result, a ferritic-pearlitic or ferritic matrix is obtained, which, while guaranteeing good plasticity and toughness and relatively low casting strength, is a major drawback, severely limiting their field of application.

Jiný způsob představuje klasická zušlechťováni. Odlitky jsou austenltizovány za teploty 900 až 1 000 °C, zakaleny do vody nebo oleje a i několikrát popuštěny za teploty 400 °C až 650 °C.Another method is classical refinement. The castings are austenitized at a temperature of 900 to 1000 ° C, turbid in water or oil and tempered several times at a temperature of 400 ° C to 650 ° C.

Nevýhodou těchto způsobů je, že odlitky z nízkolegovaná oceli, příp. tvárná litiny, mají bu3 yysokou plasticitu a houževnatost a nízkou pevnost v tahu nebo vyěěí hodnoty pevnosti při velmi nízké plasticitě a houževnatosti, což omezuje jejich ěirěl upotřeb!telnost.The disadvantage of these methods is that castings made of low-alloy steel, respectively. Ductile cast iron have either high plasticity and toughness and low tensile strength, or higher strength values at very low plasticity and toughness, which limits their usefulness.

Vynález si klade za cíl, vytvořit vhodný způsob tepelného zpracování odlitků z nlzkolegovaná ocele o hmotnostním obsahu 0,3 až 0,85 % uhlíku, 0,2 až 0,6 % manganu, 0,01 až 0,04 % fosforu, 0,01 až 0,04 % síry, obsahujících kromě křemíku alepoň některou z legur chrom, nikl, molybden, měň.It is an object of the present invention to provide a suitable process for the heat treatment of low-alloy steel castings having a content of 0.3 to 0.85% by weight of carbon, 0.2 to 0.6% of manganese, 0.01 to 0.04% of phosphorus, 01 to 0.04% of sulfur, containing, in addition to silicon, at least one of the alloying elements chromium, nickel, molybdenum, copper.

Podstatou způsobu tepelného zpracování odlitků z ocele podle vynálezu spočívá v tom, že odlitky jsou austenltizovány při teplotě 880 °C až 950 °C, v lázni o hmotnostním obsahu 50 % KC1 a 50 % NaCl, po dobu 30 až 60 minut, načež jsou podrobeny neúplnému lzotermiekámu rozpadu austenitu při transformační teplotě 280 °C až 420 °C v lázni o hmotnostním obsahu 63 % NOH a 37 % NaOH, po dobu 35 až 300 minut s následným dochlazením, přičemž přecfyhd odlitků z austenotizačního prostředí do prostředí, v němž probíhá neúplný izotermieký rozpad trvá 5 až 20 sekund. Jiným význakem je, že austenitizace probíhá ve vzdušná atmosféře.The principle of the heat treatment of steel castings according to the invention is that the castings are austenitized at a temperature of 880 ° C to 950 ° C, in a bath containing 50% KCl and 50% NaCl, for 30 to 60 minutes, after which they are subjected incomplete isothermal decomposition of austenite at a transformation temperature of 280 ° C to 420 ° C in a bath of 63% NOH and 37% NaOH content for 35 to 300 minutes followed by cooling, leaving the castings from the austenotizing environment to an incomplete environment the isothermal decay takes 5 to 20 seconds. Another feature is that austenitization takes place in an airy atmosphere.

Popsaným způsobem tepelného zpracomání odlitků se dosáhne pevnostních a plastických vlastností při vysoká odolnosti proti opotřebení, což má za následek zvýšenou životnost součástí. Dosažená strukturní směs odlitků má toto složení : bainit od 65 až 80 SS, zbytkový austenlt od 20 až 35 SS, martenslt až 10 %.The described method of heat treatment of castings achieves strength and plastic properties with high wear resistance, which results in increased service life of the parts. The obtained structural casting composition has the following composition: bainite from 65 to 80 SS, residual austenlt from 20 to 35 SS, martenslt to 10%.

Příklad 1Example 1

Odlitky o síle stěny 5 až 30 mm o základním složení 0,65 % uhlíku, 0,2 % manganu,Castings with a wall thickness of 5 to 30 mm with a basic composition of 0.65% carbon, 0.2% manganese,

0,02 % fosforu, 0,02 % síry a o obsahu legur, tj. 0,6 % chrómu, 0,8 % niklu, 0,2 % molybdenu, 0,6 % mědi a 1,9 % křemíku - tj. celkovém obsahu legur 4,1 %, véechno v hmotnostních množstvích -, zbytek železo, se vloží do austenitizační...pece s lázní o složeni 50 % KC1 a 50 % NaCl, ve které jsou austenitizovány při teploté 900 °c po dobu 30 minut.0.02% phosphorus, 0.02% sulfur and alloys content, ie 0.6% chromium, 0.8% nickel, 0.2% molybdenum, 0.6% copper and 1.9% silicon - ie total The alloy content of 4.1%, all by weight, the remainder iron, is placed in an austenitizing bath with a 50% KCl and 50% NaCl bath in which they are austenitized at 900 ° C for 30 minutes.

Poté jsou odlitky co nejrychleji - v průběhu 5 až 20 sekund přemístěny do pece s lázní o složení 63 % KOH a 27 % NaOH, kde v nich při teplotě 400 °C probíhá po dobu 120 minut částečný izotermický rozpad austenitu.The castings are then transferred as quickly as possible - within 5 to 20 seconds to a bath furnace of 63% KOH and 27% NaOH, where the austenite isothermally decomposed at 400 ° C for 120 minutes.

Výsledkem této neúplné přeměny je strukturální směs tohoto složení : bainit cca 68 %, zbytkový austenit cca 32 %. Poté následuje dochlazeňí odlitků na vzduchu.The result of this incomplete conversion is a structural mixture of the following composition: bainite about 68%, residual austenite about 32%. This is followed by cooling of the castings in the air.

Příklad 2Example 2

Odlitky o síle stěny 5 až 30 mm o základním složení 0,6 % uhlíku, 0,3 Ϊ manganu,Castings with a wall thickness of 5 to 30 mm with a basic composition of 0.6% carbon, 0.3 Ϊ manganese,

0,04 % fosforu, 0,02 % síry a o celkovém obsahu legur 3»5 %, jmenovitě 1,2 % niklu, 0,3 % molybdenu a 2,0 % křemíku - všechno v hmotnostních množstvích - zbytek železo, se vloží do austenitizační pece s lázní stejného složení jako v příkladu 1, ve které jsou austenitizovány při teplotě 900 °C po dobu 30 minut.0.04% phosphorus, 0.02% sulfur and a total alloy content of 3.5%, namely 1.2% nickel, 0.3% molybdenum and 2.0% silicon - all in weight - the rest of the iron, is added to the austenitizing baths of the same composition as in Example 1, in which they are austenitized at a temperature of 900 ° C for 30 minutes.

Poté jsou odlitky co nejrychleji - v průběhu 20 sekund - přemístěny do pece s lázní o složení shodném podle příkladu 1, kde v nich při teplotě 300 °C probíhá po dobu 150 minut částečný izotermický rozpad austenitu.The castings are then transferred as quickly as possible - within 20 seconds - to a bath furnace having the composition of Example 1, where austenite isothermally decomposed for 150 minutes at 300 ° C.

Výsledkem této neúplné přeměny je strukturální směs odlitků, mající toto složení : bainit cca 80 56, zbytkový austenit cca 20 %. Poté následuje dochlazeňí odlitků ve vodě.The result of this incomplete conversion is a structural mixture of castings having the following composition: bainite about 80 56, residual austenite about 20%. This is followed by the cooling of the castings in the water.

Jako u příkladu 1, tak i u příkladu 2 je výsledkem dosažení vysokých mechanických vlastností odlitků, jež lze charakterizovat přibližně těmito hodnotami: maximální pevnost v tahu cca 1 200 až 1 900 MPA mez kluzu - cca 900 až 1 500 KPA tvrdost - cca 300 až 500 HV tažnost - cca 6 až 24 %As in Example 1 and Example 2, high mechanical properties of the castings are obtained, which can be characterized by approximately the following values: maximum tensile strength approx. 1,200 to 1,900 MPA yield strength - approx. 900-1,500 KPA hardness - approx. 300-500 HV ductility - approx. 6 to 24%

-»2 vrubová houževnatost - cca 20 až 39 Jcm- »2 notch toughness - approx. 20 to 39 Jcm

Při použití transformačních teplot blížících se spodní mezi 280 °C dosahuje se maximálních hodnot meze pevnosti v tahu, tj. 1 900 KPa, meze kluzu 1 500 KPa, tvrdosti 500 HV a poněkud nižších hodnot tažnosti, tj. 6 % a vrubové houževnatosti 20 Jcm? a při použití transformačních teplot blížících se horní mezi 420 °C se dosahuje poněkud nižších hodnot meze pevnosti v tahu, tj. 1 200 MPa, meze kluzu 900 MPe, tvrdosti 300 HV, maxmimálních hodnot tažnosti, tj. 24 % a. vrubově houževnatosti 35 Jcm .Using transformation temperatures approaching the lower between 280 ° C, the maximum tensile strength, ie 1,900 KPa, yield strength 1,500 KPa, hardness 500 HV and somewhat lower ductility values, ie 6% and notch toughness of 20 Jcm are achieved. ? and with transformation temperatures approaching the upper between 420 ° C, somewhat lower values of tensile strength, i.e. 1200 MPa, yield strength 900 MPe, hardness 300 HV, maximum ductility values, i.e. 24% a. Jcm.

Místo odlitků lze takto tepelně zpracovat i díly vyrobené např. z ocelových plechů popsaného složení. Z hlediska použité technologie tepelného zpracování, je třeba tyto díly a odlitky považovat za ekvivalentní.Instead of castings, it is also possible to heat parts manufactured for example from steel sheets of the described composition. In terms of the heat treatment technology used, these parts and castings should be considered equivalent.

Claims

Process for heat treatment of low-alloy steel castings having a content of 0.3 to 0.85% by weight of carbon, 0.2 to 0.6% of manganese, 0.01 to 0.04% of phosphorus, 0.01 to 0.04% sulfur containing, in addition to silicon, at least one of the alloys of chromium, nickel, molybdenum, copper, characterized in that the castings are austenitized at a temperature of -80 ° C to 990 ° C in a bath of 90% potassium chloride and 90% sodium chloride 60 minutes, after which they are subjected to incomplete isothermal decay of austenite at a transformation temperature of 280 ° C to 420 ° C in a bath of 63% potassium hydoxide, 37% sodium hydroxide for 39 to 300 minutes followed by cooling, the transition of castings from austenitizing to an environment in which incomplete isothermal decay takes place takes 9 to 20 seconds.

2. Method according to claim 1, characterized in that the auetenitization takes place in an air atmosphere.