RU2321645C1

RU2321645C1 - Pretreatment method of nitrided parts of alloy cast iron with spheroidal graphite

Info

Publication number: RU2321645C1
Application number: RU2006122441/02A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Анатольевич Виницкий (RU); Анатолий Анатольевич Виницкий; Роберт Алексеевич Семенов (RU); Роберт Алексеевич Семенов; Галина Михайловна Поскакарина (RU); Галина Михайловна Поскакарина; Олег Александрович Журавлев (RU); Олег Александрович Журавлев; Тать на Андреевна Осьмакова (RU); Татьяна Андреевна Осьмакова
Original assignee: Открытое акционерное общество холдинговая компания "Коломенский завод"
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2008-04-10
Also published as: RU2006122441A

Abstract

FIELD: processes for heat treatment of cast iron parts with spheroidal graphite.

SUBSTANCE: method comprises steps of testing initial structure by means of coercive force meter and selecting heat treatment modes on base of testing results. Parts are subjected to austenization at 880 - 930°C; interim cooling of parts in furnace till temperature in range Ar₃ - Ar₁ ; cooling at rate 5 -10°C per minute till temperature in range between temperature of starting A - P conversion and temperature exceeding by 50°C maximum-stability of temperature of austenite being converted to upper bainite or troostite. Then part is subjected to isothermal soaking at such temperature till maximally possible degree of A - P conversion. After cooling structure is inspected by means of coercive force meter for detecting tendency of pearlite and tempered bainite to changes at further nitriding. Depending upon inspection results tempering mode is selected and after such tempering final testing of structure by means of coercive force meter is realized according to index values of scale developed on base of investigating relationship of readings of coercive force meter from initial structure and its changes at nitriding process and also from growth and warping of parts at nitriding.

EFFECT: possibility for producing stable structure resistant against changes at nitriding process.

2 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области термической обработки деталей из чугуна с шаровидным графитом.The invention relates to the field of heat treatment of parts made of nodular cast iron.

Известен способ термической обработки азотируемых деталей из чугуна с шаровидным графитом (авторское свидетельство СССР №286734, кл.² C21D 5/00, C21D 1/78, 1977).A known method of heat treatment of nitrided parts from cast iron with spherical graphite (USSR author's certificate No. 286734, CL ² C21D 5/00, C21D 1/78, 1977).

Недостатком данного способа является то, что после такой термической обработки в деталях может получаться структура, недостаточно устойчивая к изменениям при азотировании, которые сопровождаются значительным и в ряде случаев недопустимым ростом и короблением деталей.The disadvantage of this method is that after such a heat treatment in parts, a structure can be obtained that is not sufficiently resistant to changes during nitriding, which are accompanied by significant and in some cases unacceptable growth and warping of parts.

Если у азотированных деталей типа коленвалов коробление может быть уменьшено до допустимой величины за счет правки, например термической, то азотированные втулки цилиндров, имеющие коробление, поправить не представляется возможным.If, on nitrided parts such as crankshafts, warpage can be reduced to an acceptable value due to dressing, for example thermal, then nitrided cylinder liners having warpage cannot be corrected.

Исследованиями установлено, что структурные изменения при азотировании обусловлены распадом перлита и отпуском бейнита.Studies have shown that structural changes during nitriding are due to the decay of perlite and the release of bainite.

Задачей изобретения является получение в деталях из легированного чугуна с шаровидным графитом, подвергаемых азотированию, структуры, устойчивой к изменениям при азотировании.The objective of the invention is to obtain in parts of alloyed cast iron with spherical graphite, subjected to nitriding, a structure that is resistant to changes during nitriding.

Это достигается тем, что детали из легированного чугуна с шаровидным графитом перед азотированием подвергают термической обработке по режимам, выбираемым на основании результатов контроля структуры деталей коэрцитиметром в исходном состоянии, а также на разных стадиях их изготовления.This is achieved by the fact that the parts of alloyed cast iron with spherical graphite are subjected to heat treatment before nitriding according to the conditions selected on the basis of the results of controlling the structure of the parts with a coercimeter in the initial state, as well as at different stages of their manufacture.

Термическая обработка включает аустенизацию при 880-930°С, подстуживание до температур в интервале Ar₃-Ar₁ (критические точки соответственно начала выделения феррита из аустенита и превращения аустенита в перлит), охлаждение со скоростью 5-10 градусов в минуту до температур в интервале между температурой начала А→П (аустенито-перлитного) превращения и температурой на 50°С выше температуры максимальной устойчивости аустенита при превращении его в верхний бейнит или троостит, изотермическую выдержку деталей при этих температурах до максимально возможной степени А→П превращения, а после охлаждения структуру деталей проверяют коэрцитиметром, по показаниям которого выбирают режим последующего отпуска, после проведения которого проводят окончательную оценку структуры коэрцитиметром.Heat treatment includes austenization at 880-930 ° C, cooling to temperatures in the range of Ar ₃ -Ar ₁ (critical points, respectively, of the beginning of the separation of ferrite from austenite and the conversion of austenite to perlite), cooling at a speed of 5-10 degrees per minute to temperatures in the range between the temperature of the onset of A → P (austenite-pearlite) transformation and a temperature 50 ° C higher than the temperature of maximum stability of austenite when it is converted to upper bainite or troostite, the isothermal exposure of parts at these temperatures to the maximum but of a possible degree of A → P conversion, and after cooling, the structure of the parts is checked with a coercimeter, according to the testimony of which a subsequent tempering mode is selected, after which a final structural assessment is carried out with a coercimeter.

При этом чем больше в исходной структуре феррита, тем выше температуры аустенизации и подстуживания, выше скорость охлаждения и ниже температура отпуска.Moreover, the more ferrite in the initial structure, the higher the austenitization and curing temperatures, the higher the cooling rate and the lower the tempering temperature.

Контроль структуры деталей в исходном состоянии после термической обработки с изотермической выдержкой и после отпуска производят коэрцитиметром по шкале, разработанной на основании исследований зависимости показаний коэрцитиметра от структуры и ее изменений при азотировании, а также от роста и коробления деталей при азотировании.The structure control of parts in the initial state after heat treatment with isothermal exposure and after tempering is carried out with a coercimeter on a scale developed on the basis of studies of the dependence of the coercimetric readings on the structure and its changes during nitriding, as well as on the growth and warping of parts during nitriding.

Примером применения предложенного способа является проведение предварительной термической обработки втулок цилиндров дизелей из чугуна с шаровидным графитом, легированного 0,4-0,6% меди и 0,25-0,45% молибдена, имеющих размеры: диаметр наружной поверхности - 350 мм, внутренней - 255 мм; высота 525 мм; в верхней части имеется утолщение.An example of the application of the proposed method is a preliminary heat treatment of cylinder liners of diesel engines made of nodular cast iron, alloyed with 0.4-0.6% copper and 0.25-0.45% molybdenum, having dimensions: the diameter of the outer surface is 350 mm, the inner - 255 mm; height 525 mm; in the upper part there is a thickening.

Учитывая размеры втулок и их количество, термическую обработку втулок производили в печи с выкатной подиной. На подину устанавливали 21 втулку с зазором между ними не менее 250 мм.Given the size of the bushings and their number, the heat treatment of the bushings was carried out in a furnace with a roll-out hearth. A 21 bushing was installed on the bottom with a gap between them of at least 250 mm.

Перед термической обработкой втулки проконтролированы коэрцитиметром, по показаниям которого их разделили на 2 группы: 1-я группа - втулки с преимущественно перлитной структурой (феррита до 20%); 2-я группа - втулки с перлитно-ферритной структурой (феррита 25-60%).Before heat treatment, the bushings were checked with a coercimeter, according to the testimony of which they were divided into 2 groups: group 1 — bushings with a predominantly pearlite structure (ferrite up to 20%); 2nd group - bushings with a pearlite-ferrite structure (ferrite 25-60%).

Режим термической обработки втулок 1-й группы: аустенизация при 880-900°С, выдержка 5-6 часов, подстуживание в печи до 750°С, затем подину с втулками выкатили из печи, охлаждали, пока температура в печи не опустилась до 600°С. Затем подину с втулками закатили в печь, а после того как температура поднялась до 650°С, подину с втулками выкатили и охладили их до 500°С. Далее втулки выдерживали в печи при температуре 550-580°С в течение 4-5 часов. Для обеспечения изотермической выдержки производили подогрев и подстуживание деталей.The heat treatment mode of group 1 bushings: austenization at 880-900 ° C, holding for 5-6 hours, stirring in a furnace to 750 ° C, then the hearth with bushings was rolled out of the furnace, cooled until the temperature in the furnace dropped to 600 ° FROM. Then the hearth with the bushings was rolled into the furnace, and after the temperature rose to 650 ° C, the hearth with the bushings was rolled out and cooled to 500 ° C. Next, the bushings were kept in an oven at a temperature of 550-580 ° C for 4-5 hours. To ensure isothermal exposure, the parts were heated and cured.

Втулки 2-й группы подвергли аустенизации при 900-930°С, подстудили до 850°С, а затем подину с втулками выкатили из печи и охладили их до 500°С, после чего подвергли втулки изотермической выдержке по аналогии с втулками с перлитной структурой.Group 2 bushings were austenitized at 900–930 ° C, tempered to 850 ° C, and then the bottom with the bushings was rolled out of the furnace and cooled to 500 ° C, after which the bushings were subjected to isothermal aging by analogy with pearlite-shaped bushings.

После охлаждения верх и низ втулок, а также контрольные кольца, из которых вырезают образцы для исследования структуры, механические свойства и твердость контролировали коэрцитиметром.After cooling, the top and bottom of the bushings, as well as the control rings from which the samples were cut to study the structure, mechanical properties and hardness were controlled by a coercimetometer.

Втулки с показаниями от 30 до 40 единиц шкалы коэрцитиметра, на которой точка "10" соответствует 80% феррита, а точка "70" - 70% бейнита, подвергли отпуску при 550-580°С, а при показаниях выше 40 единиц - отпуску при 590-610°С в течение 4-5 часов. В структуре втулок следов распада перлита и недостаточно отпущенного бейнита не обнаружено.Bushings with readings from 30 to 40 units of the coercimetry scale, at which point "10" corresponds to 80% ferrite, and point "70" to 70% bainite, were tempered at 550-580 ° C, and with readings above 40 units, tempered at 590-610 ° C for 4-5 hours. No traces of decay of perlite and insufficiently tempered bainite were found in the structure of the bushings.

Механические свойства втулок: σ_в=55-70 кгс/мм², δ≥1,5%, НВ 241-285. После азотирования при температуре 550-580°С в течение 115 часов заметных изменений в структуре не обнаружено. Увеличение внутреннего диаметра втулок не превышало 0,1 мм. Все втулки прошли окончательную механическую обработку, признаны годными и прошли успешно испытания на дизелях.The mechanical properties of the bushings: σ _in = 55-70 kgf / mm ² , δ≥1.5%, HB 241-285. After nitriding at a temperature of 550-580 ° C for 115 hours, no noticeable changes in the structure were detected. The increase in the inner diameter of the bushings did not exceed 0.1 mm. All bushings have undergone final machining, are qualified and successfully passed tests on diesel engines.

Экономический эффект от использования данного изобретения получается за счет исключения повторных термообработок и брака втулок из-за коробления при азотировании.The economic effect of the use of this invention is obtained by eliminating repeated heat treatments and defective bushings due to warpage during nitriding.

Предложенный способ термообработки может быть использован для деталей из серого легированного чугуна.The proposed method of heat treatment can be used for parts of gray alloyed cast iron.

Claims

1. The method of preliminary heat treatment before nitriding of parts from alloyed cast iron with spherical graphite, including austenization, cooling and tempering, characterized in that the initial structure is controlled by a coercimeter, based on its results, heat treatment modes are selected in which the parts are austenitized at 880-930 ° C, set in an oven to a temperature in the range of Ar ₃ -Ar ₁ , cooled at a speed of 5-10 ° per minute to a temperature in the interval between the temperature of the beginning of the A → P conversion and the temperature 50 ° C higher than the temperature of the maximum stability of austenite when it is converted to upper bainite or troostite, the parts are isothermally kept at this temperature to the maximum degree of A → P conversion, and after cooling, the structure is checked with a coercimeter for the tendency of perlite and tempered bainite to change during subsequent nitriding and, depending on the results of the control, select the tempering regime, after which the final control of the structure is carried out with a coercimeter.

2. The method according to claim 1, characterized in that the control of the structure of the parts with a coercimeter is carried out according to the values of the scale developed on the basis of studies of the dependence of the readings of the coercimeter on the initial structure and its changes during nitriding, as well as on the growth and warping of parts during nitriding.