RU1788041C - Способ изотермической закалки изделий из высокопрочного чугуна - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : после нагрева и выдержки при 860 - 920°С в течение 0,5 - 3 ч изделий из высокопрочного чугуна толщиной до 30 мм их охлаждают со скоростью 15 - 80°С/с до 300 - 360°С путем циклической подачи водовоздушной смеси с частотой 0,1 - 10 Гц. При этой температуре издели  подвергают изотермической выдержке в течение 1,0 - 4 ч и окончательно охлаждают. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , а именно к разработке методов упрочнени  литых деталей из сплавов на основе железа и может быть использовано дл  изготовлени  т желонагруженных отливок машиностроительного профил .

Целью изобретени   вл етс  улучшение механических свойств за счет увеличени  глубины бейнитного сло .

Нагрев литых деталей до 860 - 920°С и выдержка 0,5 - 3 ч обеспечивает аустениза- цию металлической матрицы чугунных литых деталей с толщиной стенки 5 30 мм (характерно дл  машиностроительных отливок ). Меньшие параметры термовременной обработки не позвол ют получить аустенит- ную матрицу с предельным насыщением ее углеродом. Превышение верхнего предела приводит к росту эвтектического зерна, что снижает механические свойства чугунов.

Охлаждение до температуры. 300 - 360°С и выдержка 0,5 - 4 ч обеспечивает в полной мере прохождение изотермического превращени . Превышение верхнего предела выдержки более 6 ч не дает приращени  в свойствах и приводит к увеличению энергопотреблени  и коррозии поверхности изделий . Менее 0,5 ч не позвол ет осуществить бейнитное превращение. При температуре менее 300°С резко возрастает твердость и снижаетс  пластичность при температуре 360°С, идет перлитное превращение , при этом не обеспечиваетс  высока  прочность.

Скорость охлаждени  отливок с температуры аустенизации до температуры изотермической закалки в пределах 15 - 80°С/с обеспечивает оптимальную .структуру и свойства изотермически закаленного чугуна . Более низка  скорость охлаждени  не гарантирует исключени  возможности перлитного превращени  в толстостенных bf- ливках. Превышение верхнего предела скорости охлаждени  может привести к образованию закалочных трещин, ухудшению качества поверхности издели .

Существенным отличием за вл емого способа  вл етс  то, что охлаждение с регулируемой интенсивность 15 - 80°С/с осуществл етс  путем циклического воздействи  управл емой водовоздушной смесью с определенной частотой. Частота менее 10 Ги

ел

с

VI

оо

00

о

N

обеспечивает требуемое приближение реальной температуры поверхности издели  к заданной в каждый момент времени. При частоте менее 0,1 Гц происход т большие пульсации температуры поверхности, особенно при высоких заданных скорост х охлаждени  (50 - 80°С). При этом возможна закалка поверхностных слоев на мартенсит. Частота более 10 Гц не дает повышени  стабильности реальной скорости охлаждени  и трудно реализуема ввиду инерционности системы подачи воздушной смеси,

Указанные режимы позвол ют одновременно повысить прокаливаемость изделий из чугуна за счет высокой интенсивности охлаждени  в строго заданном интервале температур по сравнению с прототипом, Во-первых реализуетс  управл емый режим испарительного охлаждени , характеризуемый высоким коэффициентом теплоотдачи. Во-вторых, обеспечиваетс  посто нна  во всем интервале скорость охлаждени . В то же врем  как при закалке в сол х, вначале скбрость охлаждени  больша , а по мере приближени  температуры поверхности к температуре ванны (на 150 - 50°С) она резко снижаетс . Этот эффект сильно сказываетс  на глубине прокаленного сло . Так как известно, что при температуре на 50 - 150°С выше чем температура бей- нитного превращени  идет интенсивное образование структур перлитного класса. По этой причине в традиционных способах получени  бейнитного ВЧШГ отливки с толщиной стенки более 5-10 мм легируют до 1,0- 1,5% никел  и до 0,5% молибдена, В за вл емом способе этого не требуетс .

Пример. Предлагаемый способ получени  бейнитного ВЧШГ реализован следующим образом. Цилиндрические образцы из чугуна с шаровидным графитом диаметром 25 мм и длиной 50 мм нагревали в шахматной печи до температуры 900°С, выдерживали 2 Я, после чего охлаждают водовоздушной смесью в торец из пневмо- форсунки до температуры 330°С (температура расплава аустенита). При достижении температуры поверхности образца, измер емой термопарой, заданным значени м с помощью системы управл емого охлаждени  его поддерживают на заданном уровне до тех пор, пока разогретые внутренние

0

5

0

слои металла обеспечивают приток тепла к поверхности.

Система управлени  построена на базе крейта КА-МАК с набором модулей дл  усилени  и преобразовани  входных сигналов с термопары зачеканенной в образец. Программа поддержани  заданной температуры вводитс  в персональный компьютер , в котором происходит сравнение текущей температуры образца с заданной по программе. В зависимости от знака рассогласовани  через устройство управлени  включаетс  или отключаетс  подача водовоздушной смеси в торец образца.

Закалку образцов по известному способу осуществл ли методом закалки в сол ной ванне с температуры 900°С с соответствующими выдержками при этих температурах 1,0 и 2 ч.

Химические составы исследуемых чугу- нов приведены в табл.1. Результаты испытаний показывают значительное повышение механических свойств за счет увеличени  - глубины изотермически закаленного сло  5 при за вл емом способе, причем эта величина слабо зависит от уровн  легированно- сти сплава, в отличие от известного (табл.2), когда глубина закаленного сло  в зависимости от комплекса легирующих элементов возрастает в 3 - 4 раза, при этом не превышаетс  уровень, достигнутый при использовании за вл емого способа.

Формула, изобретени 

Claims (2)

1. Способ изотермической закалки изделий из высокопрочного чугуна, преимущественно толщиной до 30 мм, включающий нагрев до 860 - 920°С, выдержку в течение 0,5 - 3 ч, охлаждение до 300 - 360°С, изотермическую выдержку в течение 1,0 - 4 ч при данной температуре и окончательное охлаждение , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  механических свойств за счет увеличени  глубины бейнитного сло , охлаждение ведут до температур изотермической выдержки со скоростью 15 - 80°С/с.

2. Способ по п.1, отличающийс  тем, что охлаждение до температур изотермической выдержки осуществл ют путем циклической подачи водовоздушной смеси с частотой 0,1 - 10 Гц до выравнивани  температуры по сечению образца, а изотермическую выдержку провод т в печи.

Т а б л и ц а 1

0

5

0

5

0

Таблица 2