RU2196835C2 - Способ получения различной структуры металлической матрицы в заготовках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом из литого состояния - Google Patents
Способ получения различной структуры металлической матрицы в заготовках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом из литого состояния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2196835C2 RU2196835C2 RU2000118677/02A RU2000118677A RU2196835C2 RU 2196835 C2 RU2196835 C2 RU 2196835C2 RU 2000118677/02 A RU2000118677/02 A RU 2000118677/02A RU 2000118677 A RU2000118677 A RU 2000118677A RU 2196835 C2 RU2196835 C2 RU 2196835C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- metal matrix
- cast iron
- castings
- slab
- Prior art date
Links
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии. Заготовку из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом получают литьем в металлическую, песчаную или керамическую форму. Заготовку извлекают из формы при 900-1000oС и быстро переносят в жидкую ванну с постоянной температурой закалочной среды. Температуру закалочной среды определяют в зависимости от требуемой структуры металлической матрицы заготовки из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Каждой структуре металлической матрицы соответствует рекомендуемая температура закалочной среды: ферритной - 750-850oС; перлитной - 650-740oС; сорбитной - 550-640oС; трооститной - 450-540oС; верхнебейнитной 350-440oС, нижнебейнитной - 290-340oC. Изотермическая выдержка заготовки в жидкой ванне определяется полнотой структурного превращения. После выдержки заготовки в ванной определенное время ее извлекают и охлаждают на воздухе. Способ позволяет получить заготовки с требуемыми механическими и эксплуатационными свойствами непосредственно из литого состояния без применения термообработки и легирования специальными элементами. Применение способа приводит к значительной экономии средств и позволяет сократить длительность технологического процесса получения отливок из высокопрочного чугуна с различной структурой металлической матрицы.
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к способу получения заготовок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с заданной микроструктурой и требуемыми механическими и эксплуатационными свойствами.
Известен способ [1, с.116-164] получения в отливках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом различных структур металлической матрицы за счет легирования специальными элементами. Недостатком способа является использование повышенного количества в качестве легирующих элементов дорогих и дефицитных хрома, никеля, молибдена, ванадий, марганца, меди, олова, сурьмы, что значительно увеличивает стоимость отливок и не обеспечивает стабильного получения заданных структур.
Известен способ [2, с.692-704 и 3, с.290-301] получения в отливках из нелегированного высокопрочного чугуна с шаровидным графитом различных типов структур за счет применения разных видов термообработки. Недостатками способа являются: применение термической обработки повышает себестоимость и не обеспечивает стабильного получения заданной структуры; удлиняет технологический процесс; использование для получения различной структуры металлической матрицы индивидуальных видов термообработки для конкретных отливок не позволяет унифицировать оборудование и затрудняет контроль режимов термической обработки.
Наиболее близким по техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ [4] получения отливок из нелегированного или низколегированного высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с бейнитной матрицей, при котором из формы извлекают горячую отливку и проводят изотермическую выдержку ее в термической печи при 850-1000oС продолжительностью от 10 мин до 2 ч закаливают ее в масле при температуре бейнитного превращения, но выше температуры мартенситного превращения; закалка заканчивается после достижения отливкой температуры ниже предела перлитной области; затем производят изотермическую выдержку в термической печи при температуре ниже 400oС; после чего тонкие части отливки приобретают структуру нижнего бейнита, утолщенные - верхнего бейнита.
Однако этот способ имеет следующие недостатки. Применение промежуточной изотермической выдержки при 850-1000oС и ступенчатой закалки в масле удлиняет технологический процесс и приводит к дополнительным затратам, при этом не представляется возможным определение необходимого времени выдержки в закалочной ванне, что не гарантирует получение требуемых структур в отливке. Последующий перенос отливки в термическую печь удлиняет и удорожает процесс; способ ограничивается только получением бейнитных структур, при этом структура по сечению заготовки получается неоднородная.
Техническим результатом изобретения является разработка способа стабильного получения в отливках из нелегированного и низколегированного высокопрочного чугуна с шаровидным графитом заданных механических и эксплуатационных свойств за счет требуемой структуры металлической матрицы ферритной, перлитной, сорбитной, трооститной, нижнебейнитной, верхнебейнитной.
Технический результат достигается тем, что чугун из железоулеродистой шихты выплавляют в электропечи, расплав при сливе в ковш модифицируют магнийсодержащими лигатурами для получения в отливках графитных включений шаровидной формы. Отливки получают в песчаные, металлические или керамические формы Отливки извлекают из форм при температуре выше эвтектоидного превращения - 900-1000oС и быстро в течение 5-15 с перемещают в жидкую ванну с температурой, определяемой требуемым типом структуры. Рекомендуемые интервалы температур для получения в отливках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом различных структур металлической матрицы. Каждой структуре металлической матрицы соответствует рекомендуемая температура закалочной среды: ферритной - 750-850oС; перлитной - 650-740oС; сорбитной - 550-640oС; трооститной - 450-540oС; верхнебейнитной - 350-440oС; нижнебейнитной - 290-340oС.
Варьируя температуру закалочной среды, можно получать широкий диапазон структур металлических матриц в отливках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. При этом достигается однородная структура по сечению отливки.
Время выдержки отливок в жидкой ванне определяется толщиной стенки, конфигурацией отливки и требуемой структурой металлической матрицы. Оно может составлять от 30 мин до 5 ч.
После заданной выдержки в жидкой ванне отливки из нее извлекают, и последующее их охлаждение производят на воздухе.
В результате получают отливки из нелегированного и низколегированного высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с требуемой структурой металлической матрицы.
Такой способ получения различных типов структур металлической матрицы в заготовках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом был выбран на основе экспериментального исследования влияния разных режимов охлаждения отливок непосредственно из литого состояния.
Температура извлечения отливок из формы должна обеспечивать получение в них аустенитной структуры. Это сокращает технологический процесс и не требует дополнительной изотермической выдержки при температурах выше эвтектоидного превращения. При этом шаровидная форма графита в отливках сформировалась при кристаллизации. Поэтому отливка при температуре извлечения из формы имеет аустенитную структуру металлической матрицы с включениями графита шаровидной формы. Для отливок, имеющих сложную конфигурацию, время извлечения их из формы необходимо определять из расчета температуры наименьшего сечения отливки.
Быстрый перенос отливки непосредственно в закалочную ванну с температурами, определяемыми требуемыми структурами металлической матрицы, необходим для регулирования скорости диффузионных процессов, которые и определяют формирование конечной структуры в отливках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Такой перенос ускоряет процесс получения конечных структур в отливках и препятствует возможному возникновению брака при использовании ступенчатой термообработки.
В качестве закалочной среды применяют жидкие соляные и легкоплавкие металлические сплавы с рабочими интервалами 280-900oС.
Получаемая структура определяется интервалами температур изотермической выдержки и временем выдержки отливки в ванне при этой температуре, она находится в прямой зависимости от диаграммы изотермического распада аустенита нелегированного и низколегированного высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.
При толщине стенки отливки более 20 мм чугун необходимо дополнительно легировать, мас. %: молибден 0,1; никель 0,2. Это улучшает прокаливаемость отливок и способствует получению более однородной структуры. Дополнительного легирования следует избегать в случае получения ферритной структуры металлической матрицы.
Технический результат, реализуемый при осуществлении изобретения, заключается в получении заготовок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с требуемыми механическими и эксплуатационными характеристиками. Это достигается получением структуры металлической матрицы, которая обеспечивает требуемый уровень механических и эксплуатационных свойств непосредственно из литого состояния с использованием предварительного извлечения отливки из формы и изотермической выдержки их при температурах, определяемых требуемым типом структуры, без применения повторной термообработки. Отливки, полученные этим способом, отличаются стабильностью свойств по сечению отливки и могут широко использоваться в различных отраслях народного хозяйства.
Способ может быть осуществлен с использованием следующих технологических приемов.
Плавку чугуна осуществляют в плавильных электропечах, а его модифицирование - магнийсодержащими лигатурами при сливе расплава в ковш. Отливки получают путем заливки жидкого чугуна в песчаные, металлические или керамические формы. Отливки извлекают из форм при 900-1000oС и быстро перемещают в ванну с постоянной температурой закалочной среды, определяемой требуемым типом структуры металлической матрицы. После выдержки отливок в закалочной ванне в течение заданного времени их извлекают из нее, и последующее охлаждение их проводят на воздухе.
Указанные технические средства и технологические приемы обеспечивают получение качественных отливок с требуемыми микроструктурой и свойствами.
Пример. В плавильной электропечи расплавляли шихтовые материалы и получали низколегированный чугун. При температуре расплава 1380oС его сливали в ковш, в который предварительно засыпали 2% от массы расплава дробленую магнийсодержащую лигатуру ФСМг-6 (ТУ 14-5-134-86), что обеспечивало после модифицирования следующее содержание в чугуне элементов, мас.%: углерод - 3,4; кремний - 2,6; марганец - 0,28; фосфор - 0,06; сера - 0,015; магний - 0,047; никель - 0,2; железо - остальное.
Из модифицированного чугуна получали отливку с различной толщиной стенки по сечению от 10 до 35 мм путем заливки его в песчано-глинистую форму. Часть отливок извлекалось из формы при температуре в наименьшем сечении 920oС и быстро перемещались в свинцово-оловянистую ванну с температурой среды 350oС. Отливки выдерживались в ванне 45 мин, последующее охлаждение их производилось на воздухе.
Из различных частей отливки изготавливались шлифы, по которым изучали микроструктуру высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Исследование показало, что во всех частях отливки структура - верхний бейнит. Таким образом, структура отливок отличается от структуры прототипа однородностью и квазиизотропией свойств.
Себестоимость полученных отливок на 25% ниже себестоимости отливок прототипа.
Длительность технологического процесса получения бейнитных структур сократилось по сравнению с прототипом на 40 мин и более.
Другая часть отливок извлекалось из формы при температуре в наименьшем сечении 920oС и быстро перемещались в свинцово-оловянистую ванну с температурой 480oС. Отливки выдерживались в жидкой ванне 50 мин, последующее охлаждение их производилось на воздухе.
Исследовалась микроструктура отливок, исследование показало, что во всех частях отливки структура - троостит.
Заявляемый способ в отличие от прототипа позволяет получать в отливках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом широкий диапазон структур металлических матриц, обеспечивающих требуемый уровень механических и эксплуатационных свойств.
Источники информации
1. Гиршович Н. Г. Кристаллизация и свойства чугуна в отливках./ М.-Л.: Машиностроение, 1966, с.116-164.2.
1. Гиршович Н. Г. Кристаллизация и свойства чугуна в отливках./ М.-Л.: Машиностроение, 1966, с.116-164.2.
2. Машиностроение. Энциклопедия. / Ред. совет: К.В. Фролов и др. - М.: Машиностроение. Стали. Чугуны. Т. 11-2 /Под общ. ред. О.А. Банных и Н.Н. Александрова. 2000, с.692-704.
3. Чугун. Справочник. /Под ред. А.Д. Шермана и др. - М.: Металлургия, 1991,с.290-301.
4. Патент Франции 2590508, B 22 D 27/20, C 21 D 1/20, 1987 г.
Claims (1)
- Способ получения заготовки из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с различной структурой металлической матрицы в литом состоянии, включающий выплавку, легирование и модифицирование чугуна, получение отливки в песчаную, металлическую или керамическую форму, извлечение ее из формы при заданной температуре, перемещение в жидкую ванну с заданной температурой, выдержку при этой температуре и последующее охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что отливки извлекают из формы при 900-1000oС и быстро перемещают в жидкую ванну с температурой, определяющейся требуемой структурой металлической матрицы, выдерживают в ванне определенное время, зависящее от конфигурации заготовки и требуемого типа структуры металлической матрицы, при этом изменением температуры жидкой ванны можно получать широкий диапазон структур металлических матриц, каждой из которой соответствует рекомендуемая температура закалочной среды: ферритной - 750-850oС; перлитной - 650-740oС; сорбитной - 550-640oС; трооститной - 450-540oС; верхнебейнитной - 350-440oС; нижнебейнитной - 290-340oС.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000118677/02A RU2196835C2 (ru) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | Способ получения различной структуры металлической матрицы в заготовках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом из литого состояния |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000118677/02A RU2196835C2 (ru) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | Способ получения различной структуры металлической матрицы в заготовках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом из литого состояния |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000118677A RU2000118677A (ru) | 2002-09-27 |
| RU2196835C2 true RU2196835C2 (ru) | 2003-01-20 |
Family
ID=20237840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000118677/02A RU2196835C2 (ru) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | Способ получения различной структуры металлической матрицы в заготовках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом из литого состояния |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2196835C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490335C1 (ru) * | 2012-04-17 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "ГАЗ" (ОАО "ГАЗ") | Способ получения бейнитного чугуна при термической обработке |
| RU2800906C1 (ru) * | 2022-12-20 | 2023-07-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | Способ производства рабочих органов почвообрабатывающих орудий с режущей частью |
-
2000
- 2000-07-13 RU RU2000118677/02A patent/RU2196835C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Материалы в машиностроении. Справочник. Т.4. Чугун/ Под ред. И.В.КУДРЯВЧЕВА. - М.: Машиностроение, 1969, с.41-48. * |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490335C1 (ru) * | 2012-04-17 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "ГАЗ" (ОАО "ГАЗ") | Способ получения бейнитного чугуна при термической обработке |
| RU2802698C1 (ru) * | 2022-12-20 | 2023-08-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | Способ производства чугунных рабочих органов почвообрабатывающих орудий с режущей частью |
| RU2800906C1 (ru) * | 2022-12-20 | 2023-07-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | Способ производства рабочих органов почвообрабатывающих орудий с режущей частью |
| RU2802697C1 (ru) * | 2022-12-20 | 2023-08-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | Способ производства рабочих органов почвообрабатывающих машин с режущей частью |
| RU2802696C1 (ru) * | 2022-12-20 | 2023-08-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | Способ производства чугунных рабочих органов почвообрабатывающих машин с режущей частью |
| RU2802032C1 (ru) * | 2022-12-26 | 2023-08-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | Способ распределения металлографических структур в рабочих органах почвообрабатывающих орудий по зонам функционального назначения |
| RU2802689C1 (ru) * | 2023-01-10 | 2023-08-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | Способ производства рабочих органов почвообрабатывающих машин с режущей частью |
| RU2802688C1 (ru) * | 2023-01-10 | 2023-08-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | Способ производства рабочих органов почвообрабатывающих машин с режущей частью |
| RU2802690C1 (ru) * | 2023-01-10 | 2023-08-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | Способ производства рабочих органов почвообрабатывающих орудий с режущей частью |
| RU2802701C1 (ru) * | 2023-01-10 | 2023-08-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | Способ производства рабочих органов почвообрабатывающих орудий с режущей частью |
| RU2811634C1 (ru) * | 2023-07-12 | 2024-01-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | Способ производства анкерных сошников стерневых сеялок со структурированной режущей частью |
| RU2806228C1 (ru) * | 2023-07-20 | 2023-10-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" | Способ производства анкерных сошников стерневых сеялок со структурированием режущей части |
| RU2806231C1 (ru) * | 2023-07-21 | 2023-10-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" | Способ производства анкерных сошников стерневых сеялок с зональным распределением металлографических структур |
| RU2806275C1 (ru) * | 2023-07-21 | 2023-10-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" | Способ производства анкерных сошников стерневых сеялок с термической обработкой |
| RU2809577C1 (ru) * | 2023-07-21 | 2023-12-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" | Способ производства анкерных сошников стерневых сеялок с распределением металлографических структур |
| RU2809578C1 (ru) * | 2023-07-21 | 2023-12-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" | Способ производства анкерных сошников стерневых сеялок с распределением металлографических структур в режущей части |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107699789A (zh) | 一种高韧性、高热稳定性zw866压铸用热作模具钢及其制备方法 | |
| CN105734397A (zh) | 一种高强度灰铸铁材料及其熔炼浇注工艺 | |
| CN106191640A (zh) | 一种球墨铸铁材料及其制备方法 | |
| CN107245668B (zh) | 电渣重熔型超厚13CrMo4-5钢板及其生产方法 | |
| US3549431A (en) | Method of production of cast-iron parts with a high coefficient of thermal expansion | |
| RU2196835C2 (ru) | Способ получения различной структуры металлической матрицы в заготовках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом из литого состояния | |
| CN106086682B (zh) | 一种高强度模具钢及其加工方法 | |
| JP3735658B2 (ja) | 高強度ダクタイル鋳鉄 | |
| Janowak et al. | Approaching austempered ductile iron properties by controlled cooling in the foundry | |
| RU2082530C1 (ru) | Способ производства чугунных мелющих шаров | |
| Salazar F et al. | Effect of nodule count and cooling rate on as-cast matrix of a Cu-Mo spheroidal graphite | |
| Guo et al. | Solid phase transformation in ductile iron | |
| Bedolla-Jacuinde et al. | The role of chromium during austempering of ductile iron | |
| JP2007138241A (ja) | プレス金型用鋳鉄およびプレス金型用鋳鉄製造方法 | |
| RU2250268C1 (ru) | Способ получения отливок из половинчатого чугуна с аустенитно-бейнитной структурой | |
| RU2169787C2 (ru) | Способ получения мелющих шаров из белого легированного чугуна | |
| JPH0472014A (ja) | 球状黒鉛鋳鉄棒の連続鋳造法 | |
| Hemanth | Fracture toughness of austempered chilled ductile iron | |
| Mack et al. | Liquid steel in Anglo-Saxon England | |
| US2352408A (en) | Method of producing ferrous castings having desired physical properties | |
| JPH0512411B2 (ru) | ||
| JP2659352B2 (ja) | バーミキユラ黒鉛鋳鉄の製造法 | |
| Białobrzeska et al. | Effect of Boron Accompanied by Chromium, Vanadium and Titanium on the Transformation Temperatures of Low-Alloy Cast Steels | |
| RU2081199C1 (ru) | Теплостойкая износостойкая сталь | |
| RU2763981C1 (ru) | Способ производства калиброванной стали для холодной высадки |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20020714 |