RU2130084C1

RU2130084C1 - Method of iron thermocyclic treatment

Info

Publication number: RU2130084C1
Application number: RU98113129A
Authority: RU
Inventors: В.К. Афанасьев; М.В. Чибряков; А.Н. Прудников; М.К. Сарлин
Original assignee: Сибирский государственный индустриальный университет
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 1999-05-10

Abstract

FIELD: metallurgy; may be used in improvement of properties of grey iron castings. SUBSTANCE: method includes thermocycling with heating to temperature exceeding the liquidus temperature by 30-200 C and subsequent cooling in the air. EFFECT: reduced volume fraction of graphite segregations, their size reduction and more uniform distribution in casting cross-section. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии чугуна и может быть использовано для повышения свойств отливок из серого чугуна. The invention relates to metallurgy of cast iron and can be used to improve the properties of gray iron castings.

Известно использование термоциклирования для обработки чугуна [1] с целью уменьшения размеров выделений графита в структуре отливок, повышения однородности химического состава металла и пластических свойств чугунов. It is known to use thermal cycling for treating cast iron [1] in order to reduce the size of graphite emissions in the structure of castings, to increase the uniformity of the chemical composition of the metal and the plastic properties of cast irons.

Наиболее близким к заявляемому является способ термоциклической обработки чугуна, включающий многократные нагревы до температур, на 50-200^oC выше Ac₃, и охлаждение на воздухе до температур, на 50-200^oC ниже Ar₁ [2]. Однако уровень уменьшения объемной доли и размеров пластинчатого графита недостаточен, что отрицательно сказывается на механических характеристиках отливок из чугуна.Closest to the claimed is a method of thermocyclic treatment of cast iron, including multiple heating to temperatures 50–50 ^° C higher than Ac ₃ and cooling in air to temperatures 50–50 ^° C lower than Ar ₁ [2]. However, the decrease in volume fraction and size of lamellar graphite is insufficient, which negatively affects the mechanical characteristics of castings from cast iron.

Задачей предлагаемого способа термоциклической обработки чугуна является уменьшение объемной доли выделений графита, их измельчение и более равномерное распределение по сечению отливки. Таким образом достигается задача улучшения механических характеристик чугуна и, в первую очередь, его пластичности, что, в конечном итоге, приведет к снижению металлоемкости деталей при тех же значениях конструкционной прочности. The objective of the proposed method of thermocyclic treatment of cast iron is to reduce the volume fraction of graphite precipitates, their grinding and a more uniform distribution over the cross section of the casting. Thus, the task of improving the mechanical characteristics of cast iron and, in the first place, its ductility is achieved, which, ultimately, will lead to a decrease in the metal consumption of parts with the same values of structural strength.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что чугун в индукционной печи нагревают до температуры, на 30-200^oC выше температуры ликвидуса, а затем расплав охлаждают до получения твердого состояния. Цикл нагрев и охлаждение до твердого состояния повторяют 2-4 раза.The essence of the proposed method lies in the fact that cast iron in an induction furnace is heated to a temperature of 30-200 ^o C above the liquidus temperature, and then the melt is cooled to obtain a solid state. The cycle of heating and cooling to a solid state is repeated 2-4 times.

Использование термоциклической обработки чугуна позволяет получить в структуре чугуна уменьшение объемной доли графита и измельчение пластин графита (толщины и протяженности) за счет интенсификации процессов диффузии при термоциклировании. Оптимальное количество циклов составляет 2-4. Использование одного цикла недостаточно, так как практически не оказывает влияния на объемную долю и размеры пластинчатого графита. Увеличение количества циклов более четырех нецелесообразно, так как измельчение пластин графита незначительно, а уменьшение объемной доли графита может осуществляться практически только за счет уменьшения содержания углерода в процессе термоциклической обработки. Кроме того, при увеличении количества циклов более пяти рост материальных и трудовых затрат сравним с экономическим выигрышем, получаемым за счет улучшения механических характеристик чугунных отливок. The use of thermocyclic treatment of cast iron allows one to obtain in the structure of cast iron a decrease in the volume fraction of graphite and grinding of graphite plates (thickness and length) due to the intensification of diffusion processes during thermal cycling. The optimal number of cycles is 2-4. The use of one cycle is not enough, since it practically does not affect the volume fraction and dimensions of lamellar graphite. An increase in the number of cycles of more than four is impractical, since the grinding of graphite plates is insignificant, and a decrease in the volume fraction of graphite can be carried out practically only by reducing the carbon content during thermocyclic processing. In addition, with an increase in the number of cycles of more than five, an increase in material and labor costs is comparable to the economic gain obtained by improving the mechanical characteristics of cast iron castings.

Пример: В качестве шихты использовали передельный чугун следующего состава, в % (вес.): углерод - 4,17; кремний - 0,6; марганец - 0,72; фосфор - 0,15; сера - 0,02; железо - остальное. Расплавление шихтового чугуна и термоциклирование проводили в индукционной печи вместительностью 60 кг в литейном цехе АО ЗСМК. Нагрев осуществляли до 1250-1350^oC, а охлаждение проводили на воздухе до 450-500^oC. Количество циклов составляло пять. После каждого цикла отбирали пробы для металлографического анализа в металлический кокиль с охлаждением на воздухе. Для сравнения проводили термоциклическую обработку чугуна этого же состава по способу, принятому за прототип. Температуры нагрева составляли 900-920^oC, охлаждение на воздухе проводили до температур 600-620^oC, а затем в воде. После каждого цикла от отливки отрезали образцы для металлографического анализа. Эффективность обработки оценивали по результатам количественной металлографии на оптическом анализаторе "EPIQUANT". Полученные результаты сведены в таблицу.Example: As a charge, pig iron of the following composition was used, in% (wt.): Carbon - 4.17; silicon - 0.6; Manganese - 0.72; phosphorus - 0.15; sulfur - 0.02; iron is the rest. Molten iron was melted and thermocycled in an induction furnace with a capacity of 60 kg in the foundry of ZSMK JSC. Heating was carried out to 1250-1350 ^o C, and cooling was carried out in air to 450-500 ^o C. The number of cycles was five. After each cycle, samples were taken for metallographic analysis in a metal chill with cooling in air. For comparison, thermocyclic treatment of cast iron of the same composition was carried out according to the method adopted as a prototype. The heating temperature was 900-920 ^o C, cooling in air was carried out to a temperature of 600-620 ^o C, and then in water. After each cycle, samples for metallographic analysis were cut from the casting. Processing efficiency was evaluated by the results of quantitative metallography on an optical analyzer "EPIQUANT". The results are summarized in table.

Как видно из приведенных в таблице результатов, эффективность предлагаемого способа термоциклической обработки чугуна при использовании количества циклов от двух до четырех выше по сравнению с известным способом. As can be seen from the results in the table, the effectiveness of the proposed method of thermocyclic treatment of cast iron when using the number of cycles from two to four is higher compared to the known method.

Предлагаемый способ термоциклической обработки может быть использован при приготовлении отливок из чугуна на металлургических и машиностроительных заводах. The proposed method of thermocyclic processing can be used in the preparation of castings of cast iron in metallurgical and engineering plants.

Источники информации. Sources of information.

1. Федюкин В.К., Сматоринский М.Е. Термоциклическая обработка металлов и деталей машин. - Ленинград, Машиностроение, 1989, с. 128- 138. 1. Fedyukin V.K., Satorinsky M.E. Thermocyclic processing of metals and machine parts. - Leningrad, Mechanical Engineering, 1989, p. 128-138.

2. А. с. N 412262 кл. 21 D 5/00 "Способ термоциклической обработки чугуна". /Лебедев Т. А. , Маринец Т.К., Федюкин В.К. ЛПИ им. М.И. Калинина. Опубл. Б.И. N 3, 1974. 2. A. p. N 412262 C. 21 D 5/00 "Method for thermocyclic treatment of cast iron." / Lebedev T.A., Marinets T.K., Fedyukin V.K. LPI them. M.I. Kalinin. Publ. B.I. N 3, 1974.

Claims

1. A method of processing cast iron, including thermal cycling with heating and subsequent cooling in air, characterized in that the heating is carried out to temperatures 30 to 200 ^o C above the liquidus temperature.

2. The method according to claim 1, characterized in that the number of cycles choose 2 to 4.