CS271830B1 - Method of low-alloy nodular cat-iron casting thermal treatment - Google Patents

Method of low-alloy nodular cat-iron casting thermal treatment Download PDF

Info

Publication number
CS271830B1
CS271830B1 CS883677A CS367788A CS271830B1 CS 271830 B1 CS271830 B1 CS 271830B1 CS 883677 A CS883677 A CS 883677A CS 367788 A CS367788 A CS 367788A CS 271830 B1 CS271830 B1 CS 271830B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
percent
castings
low
cast pieces
temperature
Prior art date
Application number
CS883677A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS367788A1 (en
Inventor
Eduard Prof Ing Drsc Dorazil
Tomas Ing Csc Podrabsky
Eva Doc Ing Csc Munsterova
Egon Kuhnel
Frantisek Ing David
Bohumil Doc Ing Csc Pacal
Miloslav Ing Kouril
Original Assignee
Dorazil Eduard
Podrabsky Tomas
Eva Doc Ing Csc Munsterova
Egon Kuhnel
David Frantisek
Bohumil Doc Ing Csc Pacal
Miloslav Ing Kouril
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dorazil Eduard, Podrabsky Tomas, Eva Doc Ing Csc Munsterova, Egon Kuhnel, David Frantisek, Bohumil Doc Ing Csc Pacal, Miloslav Ing Kouril filed Critical Dorazil Eduard
Priority to CS883677A priority Critical patent/CS271830B1/en
Publication of CS367788A1 publication Critical patent/CS367788A1/en
Publication of CS271830B1 publication Critical patent/CS271830B1/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

In order to reach a high strength and the plastic parameters of cast pieces, these are austenized at a temperature of 880 to 950 degrees C, whereupon they undergo an incomplete isothermal decomposition of austenite at the transformation temperature of 240 to 420 degrees C with the subsequent after cooling. The transition of cast pieces from the austenization ambient into the ambient, in which, the incomplete isothermal decomposition takes place, lasts for 5 to 20 seconds.The introduced method is applied with cast pieces in a basic composition of 3.0 to 3.7 percent of carbon, 2.0 to 3 percent of silicon, 0.2 to 0.5 percent of manganese, 0.01 to 0.07 percent of phosphor, 0.01 to 0.04 percent of sulphur, 0.04 to 0.08 percent of magnesium and the cast pieces contain, aside from the vanadium, also one of the alloying elements of nickel, molybdenum or copper. The cast piece processed in this way display altogether high mechanical properties, which enable their use in much stressed components.

Description

z nízkolegované tvárné litiny (57) Za účelem dosaženi vysokých pevnostních β plastických parametrů odlitků jsou tvto auetenitizovány při teplotě 880 °C až 950°C, načež jsou podrobeny neúplnému izotsrmlckému rozpadu austenitu při transformační teplotě 240 °C až 420 °C s následným dochlazením, přičemž přechod odlitků z austenitizačního prostředí do prostředí, v němž probíhá neúplný izotermický rozpad, trvá 5 až 20 sekund.(57) In order to achieve high strength β plastic parameters of castings, they are auetenitized at a temperature of 880 ° C to 950 ° C, and then subjected to incomplete isotsrmlic decay of austenite at a transformation temperature of 240 ° C to 420 ° C with subsequent cooling, wherein the transition of the castings from the austenitizing medium to the medium in which the incomplete isothermal decay takes place takes 5 to 20 seconds.

Uvedený způsob se aplikuje u odlitků o základním složení 3,0 do 3,7 % uhlík, 2,0 do 3 \ křemík, 0,2 až 0,5 % mangan, 0,01 až 0,07 % fosfor, 0,01 až 0,04 % sira, 0,04 do 0,08 % hořčík a obsahujících kromě vanadu alespoň některou z legúr nikl, molybden, měď. Odlitky takto zpracované vykazují vesměs vysoké mechanické vlastnosti, umožňující jejich použití jako velmi namáhané součásti.Said method is applied to castings having a basic composition of 3.0 to 3.7% carbon, 2.0 to 3% silicon, 0.2 to 0.5% manganese, 0.01 to 0.07% phosphorus, 0.01 up to 0.04% sulfur, 0.04 to 0.08% magnesium and containing at least one of the nickel, molybdenum, copper alloy in addition to vanadium. The castings thus treated exhibit in general high mechanical properties, allowing their use as highly stressed parts.

271 271 8-30 8-30 (11) . (11). (13) (13) Bl Bl (51) (51) Int. Cl.5 C 21 0 5/00 C 21 D 5/02Int. Cl. 5 C 21 0 5/00 C 21 D 5/02

CS 271830 BlCS 271830 Bl

Vynález se týká způsobu tepelného zpracování odlitků z nízkolegované tvárné litiny o základním složení 3,0 do 3,7 % uhlík, 2,0 do Ji křemík, 0,2 do 0,5 * mangan, 0,01 do 0,07 % fosfor, 0,01 do 0,04 % síra, 0,04 do 0,08 hořčík, obsahujících kromě vanadu v hmotnostním složení 0,1 do 0,3 \ alespoň některou z legur nikl, molybden, měď o celkovém obsahu 0 , 2 do 5 4.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the heat treatment of low alloy ductile iron castings having a basic composition of 3.0 to 3.7% carbon, 2.0 to Ji silicon, 0.2 to 0.5% manganese, 0.01 to 0.07% phosphorus 0.01 to 0.04% sulfur, 0.04 to 0.08 magnesium, containing, in addition to vanadium, in a composition of 0.1 to 0.3% by weight, at least one of nickel, molybdenum, copper with a total content of 0.2 to 5 4.

VefStrojírenství, zejména v automobilovém a traktorovém průmyslu, popřípadě zemědělském a textilním strojírenství jsou některé části produkovaných strojů a zařízení velmi namáhány, jsou to zejména klikové a vačkové hřídele, ozubená kola a hřídele atd., od kterých jsou vyžadovány vysoké pevnostní a plastické vlastnosti a vysoká odolnost vůči únavovému procesu a kontaktnímu namáhání.In mechanical engineering, especially in the automotive, tractor and agricultural and textile industries, some parts of the machinery and equipment produced are very stressed, especially crankshafts, camshafts, gears and shafts, etc., which require high strength and plastic properties and high resistance to fatigue and contact stress.

Tyto součásti se dosud vyrábějí převážně z tvářených vysokolegovaných ocelí tepelně zpracovaných.To date, these components are mainly made of wrought high-alloy steels heat-treated.

Nevýhodou používání těchto materiálů a způsobu jejich zpracování jsou poměrně vysoké výrobní náklady včetně energeticky náročného tepelného zpracování výkovků.The disadvantage of using these materials and the method of their processing is the relatively high production costs, including energy-intensive heat treatment of forgings.

U použitých vysokolegovaných ocelí nelze dosáhnout optimální kombinace pevnostních a plastických vlastností, dochází k výraznému snížení životnosti dilů z těchto ocelí. Díly je nutno často vyměňovat, což nepříznivě zvyšuje celkovou nákladovost jak u výrobce, tak i u uživatele.The high-alloy steels used cannot achieve the optimum combination of strength and plastic properties, and the service life of the steel parts is significantly reduced. Parts need to be replaced frequently, which adversely increases overall costs for both the manufacturer and the user.

jsou známy způsoby tepelného zpracování odlitků z tvárných litin za účelem získání dobrých mechanických vlastností.methods of heat treating castings of ductile cast iron to obtain good mechanical properties are known.

Tak například u některých odlitků se tepelné zpracování provádí tak, že odlitky z tvárných litin jsou austenitizovány za teploty 950 °C po dobu 60 až 180 minut za účelem vyrovnání chemického složení, popřípadě rozložení ledeburitického cementitu a potom ochlazovány na vzduchu, nebo v peci rychlostí 2 °C až 10 °C/hodinu.For example, in some castings, the heat treatment is carried out such that the ductile iron castings are austenitized at 950 ° C for 60 to 180 minutes to equalize the chemical composition or decomposition of ledeburitic cementite and then cooled in air or in an oven at a rate of 2 ° C to 10 ° C / hour.

Výsledkem je získání feriticko-perlitické, nebo feritické matrice, která sice zaručuje dobrou plasticitu a houževnatost, avšak poměrně nízkou pevnost odlitků, což je jejich velkým nedostatkem, značně omezujícím oblast jejich použití.As a result, a ferritic-pearlitic or ferritic matrix is obtained, which, while guaranteeing good plasticity and toughness, but a relatively low strength of the castings, which is their great drawback, greatly limiting their field of application.

jiný způsob představuje klasické zušlechťování. Odlitky, popřípadě výkovky jsou austenitizovány za teploty 900 až 1 000 °C, zakaleny do vody nebo oleje a i několikrát popouštěny za teploty 400 °C až 650 °C.another way is classic refinement. The castings or forgings are austenitized at a temperature of 900 to 1000 ° C, turbid in water or oil and tempered several times at a temperature of 400 to 650 ° C.

Nevýhodou tohoto způsobu je, že odlitky, popřípadě výkovky z oceli, popřípadě tvárné litiny mají buď vysokou plasticitu a houževnatost a nízkou pevnost v tahu, nebo vyšší hodnoty pevnosti při velmi nízké plasticitě a houževnatosti, což omezuje jejich širší upotřebitelnost. Další nevýhodou je oproti oceli vyšší hmotnost a horší obrobitelnost.The disadvantage of this method is that castings or forgings of steel or 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 wider applicability. Another disadvantage is higher weight and worse machinability compared to steel.

Vynález si klade za cil vytvořit vhodný způsob tepelného zpracování odlitků z nízkolegované tvárné litiny o základním složení 3,0 do 3,7 % uhlík, 2,0 do 3,0 h křemík, 0,2 do 0,5 * mangan, 0,01 do 0,07 % fosfor, 0,01 do 0,04 % síra, 0,04 do 0,08 % hořčík, obsahujících kromě vanadu alespoň některou z legur nikl, molybden, měď.It is an object of the present invention to provide a suitable process for the heat treatment of low-alloy ductile iron castings having a basic composition of 3.0 to 3.7% carbon, 2.0 to 3.0 h silicon, 0.2 to 0.5 * manganese, 01 to 0.07% phosphorus, 0.01 to 0.04% sulfur, 0.04 to 0.08% magnesium, containing, in addition to vanadium, at least one of the nickel, molybdenum, copper alloys.

Podstata způsobu tepelného zpracování odlitků z nízkolegované tvárné litiny podle vynálezu spočívá v tom, že odlitky jsou austenitizovány při teplotě 880 °C až 950 °C, ve vzdušné atmosféře nebo v lázni o složení 40 do 60 \ KC1 a 60 do 40 * NaCl, po dobu 30 až 60 minut, potom jsou podrobeny neúplnému izotermickému rozpadu austenitu při transformační teplotě 240 °C až 420 °C v lázni, o složení 50 do 70 % KOH, 30 do 50 % NaOH, po dobu 35 až 300 minut, s následným dochlazením přičemž přechod odlitků z austenitizačního prostředí do prostředí, ve kterém probíhá neúplný izotermický rozpad, trvá 5 až 20 sekund.The process of heat treatment of castings made of low-alloy malleable cast iron according to the invention consists in that the castings are austenitized at a temperature of 880 ° C to 950 ° C, in an air atmosphere or in a bath of 40 to 60 KCl and 60 to 40% NaCl. for 30 to 60 minutes, then subjected to incomplete isothermal decay of austenite at a transformation temperature of 240 ° C to 420 ° C in a bath of 50 to 70% KOH, 30 to 50% NaOH, for 35 to 300 minutes, followed by cooling wherein the transition of the castings from the austenitizing medium to the medium in which the incomplete isothermal decay takes place takes 5 to 20 seconds.

Popsaným způsobem tepelného zpracováni odlitků se dosáhne výhodné kombinace pevnostních a plastických vlastností, což má za následek zvýšenou životnost součástí.The described method of heat treatment of castings achieves an advantageous combination of strength and plastic properties, resulting in increased component life.

CS 271830 BlCS 271830 Bl

Dosažená strukturní směs odlitku má toto složení: bainit od 65 až 80 %, zbytkový austenit od 20 až 35 \, martensit až 10 %.The obtained structural casting composition has the following composition: bainite from 65 to 80%, residual austenite from 20 to 35%, martensite to 10%.

Příklad 1Example 1

Odlitky o síle stěny 30 až 50 mm o základním složení 3,2 k uhlíku, 2 % křemíku, 0,2 % manganu, 0,02 % fosforu, 0,02 \ síry, 0,05 k hořčíku a o obsahu legur, tj. 1,5 % niklu,Castings having a wall thickness of 30 to 50 mm and having a basic composition of 3.2 k carbon, 2% silicon, 0.2% manganese, 0.02% phosphorus, 0.02% sulfur, 0.05 k magnesium and alloys content, ie. 1.5% nickel,

0,4 % molybdenu, 1,2 k mědi a 0,2 % niobu - tj. o celkovém obsahu legur 3,3 %, vše v hmotnostních množstvích - zbytek železo, se vloží do austenitizační pece s lázní o složení 50 k KC1 a 50 k NaCl, ve které jsou austenitizovány při teplotě 900 °C po dobu 30 minut.0.4% molybdenum, 1.2 k copper and 0.2% niobium - ie with a total alloy content of 3.3%, all by weight - the remainder iron, are placed in an austenitizing furnace with a bath of 50 kC1 and 50 to NaCl in which they are austenitized at 900 ° C for 30 minutes.

Potom jsou odlitky co nejrychleji - v průběhu 5 až 20 sekund-přemístěny do pece s lázní o složení 63 k KOH a 37 k NaOH, kde v nich při teplotě 360 °C probíhá po dobu 150 minut částečný izotermický rozpad austenitu.The castings are then transferred as quickly as possible - within 5 to 20 seconds - to a 63 to KOH and 37 to NaOH bath furnace, where austenite isothermally decomposed for 150 minutes at 360 ° C.

Výsledkem této neúplné přeměny je strukturální směs tohoto složení: bainit cca 73 zbytkový austenit cca 27 k. Potom následuje dochlazení odlitků na vzduchu.The result of this incomplete conversion is a structural mixture of the following composition: bainite approx. 73 residual austenite approx. 27 hp. This is followed by cooling of the castings in air.

Příklad 2Example 2

Odlitky o síle stěny 40 až B0 mm o základním složeni: 3,4 k uhlíku, 0,3 k manganu,Castings of 40 to B0 mm wall thickness with basic composition: 3,4 k carbon, 0,3 k manganese,

2,0 k křemíku, 0,04 k fosforu, 0,02 % síry, D,06 k hořčíku a o celkovém obsahu legur2.0 to silicon, 0.04 to phosphorus, 0.02% sulfur, D, 06 to magnesium and total alloys

4,7 k, jmenovitě 2,0 k niklu, 0,6 k molybdenu, 1,8 % mědi, 0,3 k niobu - vše v hmotnostních množstvích - zbytek železo, se vloží do austenitizační pece s lázní stejného složení jako v příkladu č. 1, ve které jsou austenitizovány při teplotě 900 °C po dobu 60 minut.4.7 k, namely 2.0 k nickel, 0.6 k molybdenum, 1.8% copper, 0.3 k niobium - all in weight amounts - the rest of the iron, are placed in an austenitizing furnace with a bath of the same composition as in the example No. 1, in which they are austenitized at a temperature of 900 ° C for 60 minutes.

Potom jsou odlitky co nejrychleji - v průběhu 20 sekund - přemístěny do pece s lázní o složení shodném se složením podle přikladu č. 1, kde v nich při teplotě 380 °C probíhá po dobu 200 minut částečný izotermický rozpad austenitu.The castings are then transferred as quickly as possible - within 20 seconds - to a bath furnace of the composition of Example 1, where austenite isothermally decomposed at 380 ° C for 200 minutes.

Výsledkem této neúplné přeměny je strukturní směs odlitků, mající toto složení: bainit cca 00 k, zbytkový austenit cca 20 %.The result of this incomplete conversion is a structural casting composition having the following composition: bainite about 00 k, residual austenite about 20%.

Potom následuje dochlazení odlitků ve vodě.This is followed by cooling of the castings in the water.

Jak u příkladu č. 1, tak i u příkladu č. 2 je výsledkem dosažení vysokých mechanických vlastností odlitků, které lze charakterizovat přibližně těmito hodnotami:Both Example 1 and Example 2 result in achieving high mechanical properties of the castings, which can be characterized by approximately the following values:

- maximální pevnost v tahu 950 až 1 250 MPa,- maximum tensile strength 950 to 1 250 MPa,

- mez kluzu - cca 600 až 800 MPa,- yield strength - approx. 600 to 800 MPa,

- tvrdost - cca 300 až 400 HV,- hardness - approx. 300 to 400 HV,

- tažnost - cca 6 až 10 k, _2ductility - about 6 to 10 hp, 2

- vrubová houževnatost cca 15 až 20 Jcm- notch toughness of approx. 15 to 20 Jcm

Při použití transformačních teplot blížících se spodní mezi 240°C dosahuje se maximálních hodnot meze pevnosti v tahu, tj. cca 1 600 MPa, meze kluzu 1 300 MPa, tvrdosti 550 HV a poněkud nižších hodnot tažnosti, tj. 2 % a vrubové houževnatosti 7 Jcm a při použiti tranformační teploty blížící se horní mezi 420 °C se dosahuje poněkud nižších hodnot meze pevnosti v tahu, tj. 950 MPa, meze kluzu 600 MPa, tvrdosti 300 HV, maximálních hodnot _2 tažnosti, tj. cca 10 % a vrubové houževnatosti 20 Jcm .Using transformation temperatures approaching the lower between 240 ° C, the maximum tensile strength, ie approx. 1,600 MPa, yield strength 1,300 MPa, hardness 550 HV and somewhat lower ductility values, ie 2% and notch toughness, are achieved. Jcm and using a transformation temperature close to 420 ° C, somewhat lower values of tensile strength, i.e. 950 MPa, yield strength 600 MPa, hardness 300 HV, maximum values of 2 ductility, i.e. about 10%, and notch toughness, are achieved. 20 Jcm.

Claims (1)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION Způsob tepelného zpracování odlitků z nízkolegované tvárné litiny o základním složení 3,0 až 3,7 k uhlík, 2,0 až 3 % křemík, 0,2 až 0,5 %mangan, 0,01 až 0,07 % fosfor, 0,01 až 0,04 % síra, 0,04 až 0,08 k hořčík, obsahujících kromě vanadu alespoň některou z legur nikl, molybden, měď, vyznačující se tím, že odlitky jsou austenitizovány při teplotě 880 °C až 950 °C ve vzdušné atmosféře nebo v lázni o složeni 40 do 60 k KC1 a 60 do 40 % NaCl po dobu 30 až 60 minut, potom jsou podrobeny neúplnému izotermickému rozpadu austenituProcess for heat treatment of low-alloy ductile iron castings having a basic composition of 3.0 to 3.7 k carbon, 2.0 to 3% silicon, 0.2 to 0.5% manganese, 0.01 to 0.07% phosphorus, 0 0.01 to 0.04% sulfur, 0.04 to 0.08 k magnesium, containing in addition to vanadium at least some of the nickel, molybdenum, copper alloys, characterized in that the castings are austenitized at a temperature of 880 ° C to 950 ° C in air atmosphere or in a bath of 40 to 60 KCl and 60 to 40% NaCl for 30 to 60 minutes, then subjected to incomplete isothermal decay of austenite CS 271830 81 při transformační teplotě 240 °C až 420 °C v lázni o složení 50 do 70 % KOH, 30 do 50 \ NaOH po dobu 35 až 300 minut s následným dochlazením, přičemž přechod odlitků z austenitizačního prostředí do prostředí, ve kterém probíhá neúplný izotermický rozpad, trvá 5 až 20 sekund.CS 271830 81 at a transformation temperature of 240 ° C to 420 ° C in a bath of 50 to 70% KOH, 30 to 50% NaOH for 35 to 300 minutes followed by cooling, with the transition of the castings from the austenitizing environment to the environment incomplete isothermal decay, takes 5 to 20 seconds.
CS883677A 1988-05-30 1988-05-30 Method of low-alloy nodular cat-iron casting thermal treatment CS271830B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS883677A CS271830B1 (en) 1988-05-30 1988-05-30 Method of low-alloy nodular cat-iron casting thermal treatment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS883677A CS271830B1 (en) 1988-05-30 1988-05-30 Method of low-alloy nodular cat-iron casting thermal treatment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS367788A1 CS367788A1 (en) 1990-03-14
CS271830B1 true CS271830B1 (en) 1990-11-14

Family

ID=5377535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS883677A CS271830B1 (en) 1988-05-30 1988-05-30 Method of low-alloy nodular cat-iron casting thermal treatment

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS271830B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS367788A1 (en) 1990-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2719892B2 (en) Surface carburized stainless steel alloy for high temperature, product made therefrom, and method of manufacturing the same
US3860457A (en) A ductile iron and method of making it
Bedolla-Jacuinde et al. Effects of boron addition and austempering time on microstructure, hardness and tensile properties of ductile irons
US5910223A (en) Steel article having high hardness and improved toughness and process for forming the article
US4541878A (en) Cast iron with spheroidal graphite and austenitic-bainitic mixed structure
US4581079A (en) Bearing steel
Bell Heat treatment
CS271830B1 (en) Method of low-alloy nodular cat-iron casting thermal treatment
JPH0238645B2 (en) KOKYODOKYUJOKOKUENCHUTETSUNOSEIZOHOHO
Boulifa et al. Effect of alloying elements on the mechanical behavior and wear of austempered ductile iron
US3704183A (en) Method for producing a low-cost hypereutectoid bearing steel
Mohamed Studies of the properties and microstructure of heat treated 0.27% C and 0.84% Mn steel
DE4313569C1 (en) Heat treatment of spheroidal graphite cast iron - to improve mechanical properties.
JPH0770646A (en) Production of gear
Putatunda et al. Laser Hardening of Austempered Ductile Cast Iron (ADI)∗
Annisa et al. Study Experimental the Effect of Normalizing Treatment and Galvanic Pack Carburizing Process on Mechanical Properties of Low Carbon Steel
Hermawan et al. Effect of austenitizing temperature on microstructure, amount of retained austenite, and hardness of AISI O1 tool steel
Maisuradze et al. Isothermal Heat Treatment of the Low-Carbon Martensitic Steel
Jamali et al. Analysis of Tensile Strength, Hardness and Impact Energy of SAE1040 Steel Using Heat Treatment Processes
Oyetunji et al. Development of martempered ductile iron by step-quenching method in warm water
ÜLLEN¹ et al. The Characterization After Normalizing Treatment of Hot Forged 16MnCr5 and 20MnCr5 Cementation Steels
Jaypuria Heat treatment of low carbon steel
CS249404B1 (en) A method of heat treating low alloy steel castings
US20250305103A1 (en) Steel for induction hardening
Akinlabi et al. Development of Martempered Ductile Iron by Step-Quenching Method in Warm Water