RU2041267C1 - Method for making white deformable cast iron - Google Patents

Method for making white deformable cast iron Download PDF

Info

Publication number
RU2041267C1
RU2041267C1 SU4891195A RU2041267C1 RU 2041267 C1 RU2041267 C1 RU 2041267C1 SU 4891195 A SU4891195 A SU 4891195A RU 2041267 C1 RU2041267 C1 RU 2041267C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cast iron
plastic deformation
cementite
cooling
ingot
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Полина Фридриховна Нижниковская
Леонид Маркович Снаговский
Юрий Николаевич Таран
Татьяна Михайловна Миронова
Михаил Абрамович Лойферман
Казимир Казимирович Жданович
Галина Федосеевна Демченко
Original Assignee
Полина Фридриховна Нижниковская
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 Полина Фридриховна Нижниковская filed Critical Полина Фридриховна Нижниковская
Priority to SU4891195 priority Critical patent/RU2041267C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2041267C1 publication Critical patent/RU2041267C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: one or more elements of 0.3 10 wt. Ni, 0.2 1.5 wt. Si, 0.05 0.5 wt. Al are added to a melt comprising carbide generating elements soluble in cementite chosen of the following group: Mo, Cr, Mn, W, V, Ti, Nb, Ta, Zr, Hf, U. Then an ingot is produced, and annealing, further heating up to temperature of hot working, plastic deformation, cooling, additional heating up to a temperature by 80 400 C as low as solidus temperature are performed followed by plastic deformation with successive cooling. EFFECT: high quality of cast iron. 2 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а более конкретно к способу производства белого деформируемого чугуна. The invention relates to ferrous metallurgy, and more particularly to a method for the production of white wrought iron.

Изобретение может быть использовано при получении изделий из белого чугуна методом пластической деформации. The invention can be used to obtain products from white cast iron by plastic deformation.

Наиболее эффективно изобретение может быть использовано для производства изделий, требующих для изготовления больших степеней обжатия, например листов толщиной до 2 мм, проволоки диаметром до 2 мм и тому подобного. Most effectively, the invention can be used for the manufacture of products requiring for the manufacture of large degrees of reduction, for example, sheets up to 2 mm thick, wires with a diameter of up to 2 mm and the like.

Литой белый чугун, легированный карбидообразующими элементами, обладает высокими твердостью и износостойкостью, однако имеет низкие механические свойства и усталостную прочность. В промышленных условиях пластическая деформация белого чугуна затруднена вследствие его низкой пластичности, что обусловлено наличием в структуре эвтектики, которая образуется на базе хрупкой карбидной фазы. Cast white cast iron alloyed with carbide-forming elements has high hardness and wear resistance, however, it has low mechanical properties and fatigue strength. In industrial conditions, the plastic deformation of white cast iron is difficult due to its low ductility, which is due to the presence of a eutectic in the structure, which is formed on the basis of a brittle carbide phase.

Известен способ производства белого деформируемого чугуна, содержащего 2,0-3,7 мас. углерода, включающий легирование расплава чугуна карбидообразующими элементами, растворимыми в цементите, получение слитка, его отжиг, нагрев и пластическую деформацию с последующим охлаждением деформированного слитка. A known method for the production of white wrought iron, containing 2.0-3.7 wt. carbon, including alloying the molten iron with carbide-forming elements soluble in cementite, obtaining an ingot, annealing it, heating and plastic deformation, followed by cooling of the deformed ingot.

Указанный способ позволяет деформировать белый чугун на обжимных станах, однако в результате указанной пластической деформации не может быть достигнут необходимый уровень пластичности для прокатки чугуна с большими степенями обжатия на сортовых и листовых станах, что не дает возможности получать изделия малых толщин и диаметров, такие как лист толщиной до 2 мм и проволока диаметром до 2 мм. The specified method allows you to deform white cast iron on crimping mills, however, as a result of the specified plastic deformation, the necessary level of ductility for rolling cast iron with high compression ratios on high-quality and sheet mills cannot be achieved, which makes it impossible to obtain products of small thickness and diameter, such as sheet up to 2 mm thick and wire up to 2 mm in diameter.

Целью изобретения является повышение пластических свойств белого чугуна. The aim of the invention is to increase the plastic properties of white cast iron.

Это достигается тем, что в способе производства белого деформируемого чугуна, содержащего 2,0-3,7 мас. углерода, включающем легирование расплава чугуна карбидообразующими элементами, растворимыми в цементите, выбранными из группы Mn, Cr, Mo, W, V,Ti, Ni, Ta, Zr, Hf, U, взятыми порознь или в сочетании в количестве, обеспечивающем возможность выделения карбидов этих элементов из цементита, получение слитка, отжиг полученного слитка, его нагрев и пластическую деформацию с последующим охлаждением деформированного слитка, согласно изобретению одновременно с легированием указанными элементами в расплав вводят Ni, Si, Al, взятые порознь или в сочетании в количестве: Ni 0,3-10,0 мас. Si 0,2-1,5 мас. Al 0,05-0,5 мас. при этом после охлаждения деформированного слитка его снова нагревают до температуры на 80-400оС ниже температуры солидус и осуществляют его пластическую деформацию с последующим охлаждением.This is achieved by the fact that in the method for the production of white wrought iron, containing 2.0-3.7 wt. carbon, including alloying the molten iron with carbide-forming elements soluble in cementite, selected from the group of Mn, Cr, Mo, W, V, Ti, Ni, Ta, Zr, Hf, U, taken separately or in combination in an amount that allows the selection of carbides of these elements from cementite, preparation of an ingot, annealing of the obtained ingot, its heating and plastic deformation followed by cooling of the deformed ingot, according to the invention, Ni, Si, Al, taken separately or in combination in quantity, are introduced into the melt simultaneously with these elements TBE: Ni 0,3-10,0 wt. Si 0.2-1.5 wt. Al 0.05-0.5 wt. wherein after cooling of the deformed billet is heated again to a temperature of 80-400 ° C below the solidus temperature and its plastic deformation is carried out, followed by cooling.

Введение Ni, Si, Al увеличивает плотность свободных от выделения специальных карбидов дислокаций и тем самым способствует осуществлению полигонизации и рекристаллизации в цементите. Это приводит к повышению пластичности предварительно деформированного чугуна, так как на этой стадии происходит деление цементита путем сдвига по границам зерен и субзерен, т.е. становится возможным проведение последующей пластической деформации ранее деформированного слитка до больших степеней обжатия. The introduction of Ni, Si, Al increases the density of dislocation-free special carbides of dislocations, and thereby contributes to the implementation of polygonization and recrystallization in cementite. This leads to an increase in the ductility of pre-deformed cast iron, since cementite is divided at this stage by shifting along grain and subgrain boundaries, i.e. it becomes possible to conduct subsequent plastic deformation of a previously deformed ingot to large degrees of compression.

Ni, введенный в расплав в указанных количествах, вытесняет карбидообразующие элементы из твердого раствора в цементит, увеличивая их эффективную концентрацию в цементите. Тем самым распад цементита при обжиге и последующей деформации облегчается. Пластичность белого чугуна значительно повышается. Ni, introduced into the melt in the indicated amounts, displaces carbide-forming elements from the solid solution into cementite, increasing their effective concentration in cementite. Thus, the decomposition of cementite during firing and subsequent deformation is facilitated. The ductility of white cast iron is greatly increased.

При содержании Ni менее 0,3 мас. в сплаве его влияние на карбидное превращение становится неощутимым, и прирост пластичности незначителен. When the Ni content is less than 0.3 wt. in the alloy, its effect on the carbide transformation becomes imperceptible, and the increase in ductility is negligible.

Содержание Ni более 10 мас. приводит к образованию графита в чугуне при пластической деформации и снижению его пластичности. Ni content of more than 10 wt. leads to the formation of graphite in cast iron during plastic deformation and a decrease in its ductility.

Легирование кремнием в указанных пределах повышает активность углерода в чугуне и ускоряет образование специальных карбидов в цементите. Пластичность белого чугуна при этом значительно повышается. Doping with silicon within the specified limits increases the activity of carbon in cast iron and accelerates the formation of special carbides in cementite. The ductility of white cast iron is significantly increased.

При содержании Si менее 0,2 мас. указанный выше эффект неощутим, а при содержании Si более 1,5 мас. понижается пластичность металлической основы чугуна, и общая пластичность белого чугуна перестает увеличиваться. When the Si content is less than 0.2 wt. the above effect is imperceptible, and when the Si content is more than 1.5 wt. the ductility of the metal base of cast iron decreases, and the overall ductility of white cast iron ceases to increase.

Введение Al в указанных пределах способствует усилению напряжений на границе металлическая основана цементит. Это облегчает генерацию дислокаций в цементите и зарождение специальных карбидов в нем. Следствием является повышение пластичности белого чугуна. The introduction of Al within the indicated limits enhances stresses at the boundary of the metal based cementite. This facilitates the generation of dislocations in cementite and the nucleation of special carbides in it. The consequence is an increase in ductility of white cast iron.

При содержании Al менее 0,05 мас. указанный эффект незаметен. When the Al content is less than 0.05 wt. the indicated effect is invisible.

Введение более 0,5 мас. Al нетехнологично из-за образования большого количества оксидов алюминия. В результате этого нарушается сплошность металла по границам зерен, и, кроме того, содержание алюминия в твердом растворе далее не повышается. The introduction of more than 0.5 wt. Al is not technologically advanced due to the formation of a large amount of aluminum oxide. As a result of this, the metal continuity at the grain boundaries is violated, and, in addition, the aluminum content in the solid solution does not increase further.

Нагрев деформированного слитка до температуры на 80-400оС ниже температуры солидус подготавливает структуру белого чугуна к пластической деформации ранее деформированного слитка, которая приводит к образованию в его структурe мелких карбидов, диспергированных в металлической основе. Это обеспечивает деформированному чугуну высокие прочность и пластичность.The heating of the deformed billet to a temperature of 80-400 ° C below the solidus temperature prepare white iron structure to deform plastically deformed before the ingot, which leads to the formation in its strukture fine carbides dispersed in the base metal. This provides the deformed cast iron with high strength and ductility.

При нагреве белого чугуна перед пластической деформацией до температуры ниже температуры солидус более чем на 400оС в структуре чугуна в ходе деформации образуется микронесплошность, что снижает его прочность и пластичность. В белом чугуне, нагретом выше температуры солидус больше чем на 80оС, вследствие разогрева при пластической деформации возникают локальные участки оплавления, в результате чего пластичность снижается.When white cast iron is heated before plastic deformation to a temperature lower than the solidus temperature by more than 400 о С, microstructure is formed in the structure of cast iron during deformation, which reduces its strength and ductility. In white cast iron heated above the solidus temperature greater than 80 ° C, due to reflow heating localized areas arise in the plastic deformation, whereby the ductility is reduced.

Таким образом, предлагаемый способ характеризуется существенными отличиями и новизной, заключающимися в определенном подборе и регламентации легирующих элементов, которые в сочетании с указанными дополнительными технологическими операциями позволяют значительно повысить пластические свойства чугуна, в результате чего становится возможным изготавливать из него изделия, требующие при производстве больших степеней обжатия, например лист толщиной до 2 мм, проволоку диаметром до 2 мм. Thus, the proposed method is characterized by significant differences and novelty, consisting in a certain selection and regulation of alloying elements, which, in combination with the specified additional technological operations, can significantly increase the plastic properties of cast iron, as a result of which it becomes possible to manufacture products that require high degrees of production crimping, for example a sheet up to 2 mm thick, a wire with a diameter of up to 2 mm.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. The proposed method is as follows.

В индукционной печи создают расплав чугуна, содержащего 2,0-3,7 мас. углерода. In the induction furnace create a molten iron containing 2.0-3.7 wt. carbon.

В расплав вводят легирующие карбидообразующие элементы, растворимые в цементите, выбранные из группы Mn, Cr, Mo, W, V, Ti, Nb, Ta, Zr, Hf, U, взятые порознь или в сочетании в количестве, обеспечивающем возможность выделения карбидов этих элементов из цементита. Alloying carbide-forming elements soluble in cementite, selected from the group of Mn, Cr, Mo, W, V, Ti, Nb, Ta, Zr, Hf, U, taken separately or in combination in an amount providing the possibility of carbide precipitation of these elements are introduced into the melt from cementite.

Одновременно в расплав вводят Ni, Si, Al, взятые порознь или в сочетании в количестве: Ni 0,3-10,0 мас. Si 0,2-1,5 мас. Al 0,05-0,5 мас. At the same time, Ni, Si, Al, taken separately or in combination in an amount of Ni: 0.3-10.0 wt. Si 0.2-1.5 wt. Al 0.05-0.5 wt.

Выдерживают легированный расплав в течение 15 мин для полного усвоения легирующих элементов, затем разливают в изложницы для получения слитков. Полученные слитки весом 25 кг отжигают по режиму 950оС в течение 2 ч и медленно охлаждают для перлитизации аустенита. Эту операцию можно повторить многократно для лучшей подготовки структуры чугуна к пластической деформации. Затем слитки нагревают до температуры на 80-400оС ниже температуры солидус и выдерживают в течение 30-120 мин для уменьшения напряжения в деформированном слитке.The alloyed melt is held for 15 minutes to completely assimilate the alloying elements, then it is poured into molds to obtain ingots. The resulting ingots weighing 25 kg is annealed at regime 950 ° C for 2 hours and slowly cooled to perlitizatsii austenite. This operation can be repeated many times to better prepare the structure of cast iron for plastic deformation. Then, the ingots are heated to a temperature of 80-400 ° C below the solidus temperature and incubated for 30-120 min to reduce the stresses in the deformed ingot.

Затем осуществляют пластическую деформацию нагретого до указанной температуры деформированного слитка любым известным способом, в том числе и на скоростных станах, и охлаждают его. Then, plastic deformation of the deformed ingot heated to the indicated temperature is carried out by any known method, including at high-speed mills, and it is cooled.

П р и м е р ы 1-5. PRI me R s 1-5.

Способ осуществляли в технологической последовательности, аналогичной описанной ранее. The method was carried out in a technological sequence similar to that described previously.

Количество вводимого Ni, Si, Al, химический состав получаемых слитков, режимы технологических операций способа приведены в табл.1. The amount of introduced Ni, Si, Al, the chemical composition of the obtained ingots, the modes of technological operations of the method are given in table 1.

Из полученного слитка изготавливали образцы, которые испытывали на растяжение. From the obtained ingot, samples were prepared that were tensile.

Результаты испытаний, наглядно характеризующие уровень пластичности полученного в результате реализации предлагаемого способа белого чугуна, также приведены в табл.1. The test results, clearly characterizing the level of ductility obtained as a result of the implementation of the proposed method of white cast iron, are also shown in table 1.

П р и м е р ы 6-12. PRI me R s 6-12.

Для сравнения в примерах 6-9 приведен способ, при котором Ni, S, Al вводили в пределах, выходящих за границы предлагаемых значений, в примерах 10, 11, при выходящих за пределы предлагаемых значений температурах, а в примере 12 приведен способ, при котором не осуществляли нагрев деформированного слитка до температуры на 80-400оС ниже температуры солидус с его последующими пластической деформацией и охлаждением (прототип).For comparison, examples 6–9 show a method in which Ni, S, and Al were introduced within a range outside the range of the proposed values, in examples 10, 11, at temperatures outside the range of the proposed values, and example 12 shows a method in which not carried out the heating of the deformed billet to a temperature of 80-400 ° C below the solidus temperature of its plastic deformation and subsequent cooling (prototype).

Из полученных по примерам 6-12 слитков изготавливали образцы, которые испытывали на растяжение. From the obtained in examples 6-12 ingots were made samples that were tested in tension.

Количество вводимого Ni, Si, Al, химический состав получаемых слитков, режимы его технологических операций и результаты испытаний приведены в табл. 2. The amount of introduced Ni, Si, Al, the chemical composition of the obtained ingots, the modes of its technological operations and the test results are given in table. 2.

Сравнение параметров, приведены в табл.1, с параметрами, приведенными в табл. 2, наглядно характеризует преимущества и существенные отличия предлагаемого способа, так как пластичность белого чугуна, полученного предлагаемым способом, приблизительно в 1,5 раз выше пластичности белого чугуна, полученного известным способом, а также в случае несоблюдения предлагаемой технологии и граничных значений компонентов. A comparison of the parameters is given in table 1, with the parameters given in table. 2, clearly illustrates the advantages and significant differences of the proposed method, since the ductility of white cast iron obtained by the proposed method is approximately 1.5 times higher than the ductility of white cast iron obtained by a known method, as well as in the case of non-compliance with the proposed technology and the boundary values of the components.

Экономическая эффективность. Economic efficiency.

Использование предлагаемого способа дает возможность изготавливать из деформируемого белого чугуна такие изделия, как листы толщиной до 2 мм, проволока диаметром до 2 мм и тому подобное, что уменьшает их стоимость в 2-5 раз по сравнению с аналогичными изделиями, изготовленными из стали. Поэтому замена легированных марок стали белым чугуном позволяет получить значительный экономический эффект в народном хозяйстве. Using the proposed method makes it possible to produce products from wrought white cast iron such as sheets up to 2 mm thick, wire with a diameter of up to 2 mm and the like, which reduces their cost by 2-5 times compared to similar products made of steel. Therefore, the replacement of alloyed grades of steel with white cast iron provides a significant economic effect in the national economy.

Claims (1)

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕЛОГО ДЕФОРМИРУЕМОГО ЧУГУНА, содержащего 2,0 3,7 мас. углерода, включающий легирование расплава чугуна карбидообразующими элементами, растворимыми в цементите, выбранными из группы Mn, Cr, Mo, W, V, Ti, NB, Ta, Zr, Hf, U, взятыми порознь или в сочетании, в количестве, обеспечивающем возможность выделения карбидов этих элементов из цементита, получение слитка, отжиг, нагрев и пластическую деформацию с последующим охлаждением деформированного слитка, отличающийся тем, что, с целью повышения пластических свойств чугуна, одновременно с легированием указанными элементами в расплав вводят Ni,Si,Al взятые порознь или в сочетании, в количестве 0,3 10,0 мас. Ni, 0,2 1,5 мас. Si, 0,05 0,5 мас. Al, при этом после охлаждения деформированного слитка его нагревают до температуры на 80 - 400oС ниже температуры солидуса и осуществляют пластическую деформацию с последующим охлаждением.METHOD FOR PRODUCING WHITE DEFORMABLE IRON containing 2.0 3.7 wt. carbon, including alloying the molten iron with carbide-forming elements soluble in cementite, selected from the group of Mn, Cr, Mo, W, V, Ti, NB, Ta, Zr, Hf, U, taken separately or in combination, in an amount that allows the allocation carbides of these elements from cementite, ingot preparation, annealing, heating and plastic deformation followed by cooling of the deformed ingot, characterized in that, in order to increase the ductile properties of cast iron, Ni, Si, Al taken separately are introduced into the melt simultaneously with alloying with the indicated elements dissolved in combination, in an amount of 0.3 10.0 wt. Ni, 0.2 1.5 wt. Si, 0.05 to 0.5 wt. Al, in this case, after cooling the deformed ingot, it is heated to a temperature of 80 - 400 o C below the solidus temperature and plastic deformation is carried out, followed by cooling.
SU4891195 1990-12-26 1990-12-26 Method for making white deformable cast iron RU2041267C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4891195 RU2041267C1 (en) 1990-12-26 1990-12-26 Method for making white deformable cast iron

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4891195 RU2041267C1 (en) 1990-12-26 1990-12-26 Method for making white deformable cast iron

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2041267C1 true RU2041267C1 (en) 1995-08-09

Family

ID=21550178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4891195 RU2041267C1 (en) 1990-12-26 1990-12-26 Method for making white deformable cast iron

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2041267C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Нижниковская П.Ф., Снаговский Л.М., Миронова Т.М., Таран Ю.Н. и др. Прокатка слитков из белого чугуна на блюминге 850. Черная металлургия БНТИ "Черметинформация", 1984, N 10, с.51-52. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4144102A (en) Production of low expansion superalloy products
CN104928569B (en) A kind of low density steel of 800MPa level high ductibility and its manufacture method
US7534314B2 (en) High carbon steel with superplasticity
US9718125B2 (en) Steel plate for producing light structures and method for producing said plate
US3767385A (en) Cobalt-base alloys
EP1003922B1 (en) High-strength, notch-ductile precipitation-hardening stainless steel alloy
US10731231B2 (en) Steel, product created from said steel, and manufacturing method thereof
CN110218948A (en) A kind of low-density high tenacity steel and preparation method thereof
CN106167877B (en) Maraging steel
McKamey et al. Effects of alloying additions on the microstructures, mechanical properties and weldability of Fe3Al-based alloys
JPH01252747A (en) High strength titanium material having excellent ductility and its manufacture
US3971677A (en) Low expansion alloys
JP6569845B1 (en) High carbon hot rolled steel sheet and manufacturing method thereof
CN106566953A (en) Corrosion-resisting alloy forge piece and production method thereof
CN114480984B (en) Ti alloyed low-density high-strength steel and preparation method thereof
JP2009144239A (en) High-strength cold-rolled steel sheet with excellent elongation and stretch-flangeability
RU2041267C1 (en) Method for making white deformable cast iron
JP2909089B2 (en) Maraging steel and manufacturing method thereof
GB2134135A (en) High-strength ferritic ductile iron
CN106167879B (en) Maraging steel
JPH0734204A (en) Ferritic heat resistant cast steel and its production
CN112662932B (en) TWIP steel and preparation method thereof
CA2400286A1 (en) Bar product, cylinder rods, hydraulic cylinders, and method for manufacturing
US2069205A (en) Method of producing iron chromium alloys of appreciable nitrogen content
US4049432A (en) High strength ferritic alloy-D53