RU2490335C1 - Способ получения бейнитного чугуна при термической обработке - Google Patents
Способ получения бейнитного чугуна при термической обработке Download PDFInfo
- Publication number
- RU2490335C1 RU2490335C1 RU2012115350/02A RU2012115350A RU2490335C1 RU 2490335 C1 RU2490335 C1 RU 2490335C1 RU 2012115350/02 A RU2012115350/02 A RU 2012115350/02A RU 2012115350 A RU2012115350 A RU 2012115350A RU 2490335 C1 RU2490335 C1 RU 2490335C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooling
- cast
- cast iron
- heat treatment
- wall thickness
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению отливок из высокопрочных чугунов с шаровидным графитом. Для получения в отливках дисперсной структуры, состоящей из бейнита и шаровидного графита, а также комплекса высоких и стабильных механических свойств: прочности, пластичности и ударной вязкости отливку из чугуна, содержащего, мас.%: C 3,4-4,0, Si 2,0-2,6, Mn 0,2-0,6, P≤0,03, S≤0,02, Cr≤0,05, Cu≤0,4, Ni≤1,5, Mg 0,04-0,06, Ti≤0,04, Mo≤0,3, Al≤0,04 подвергают термической обработке, включающей нагрев до 900°С с выдержкой 1,5-2 ч и последующим охлаждением в полимерной жидкости до 300-500°С в зависимости от требуемой твердости, обеспечивающим получение бейнитной структуры. Скорость охлаждения регулируют в зависимости от толщины стенки отливки: при толщине стенки до 15-20 мм охлаждают в течение 5-20 с, а при более 20 мм - в течение от 20 с и до нескольких минут. После охлаждения в полимерной жидкости детали переносят в печь для последующего отпуска, при этом, не допуская подстуживания деталей, выдержку в печи проводят в течение 1,5-3 ч в интервале 300-500°C. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 3 ил.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению высокопрочных чугунов с шаровидным графитом, и может быть использовано при производстве литых изделий, отличающихся высокой прочностью, пластичностью и ударной вязкостью.
Актуальность проблемы. Известно, что чугуны с шаровидным графитом (ЧШГ) даже в литом состоянии могут обладать высокими прочностными свойствами, вплоть до марки ВЧ 70. Однако для получения чугунов более высоких марок (ВЧ 80 и выше) необходимы их дополнительное легирование или упрочняющая термическая обработка. Недостаток чугунов наиболее высоких марок заключается в их невысокой пластичности и вязкости. Этот недостаток устраняется путем обеспечения бейнитной, бейнитно-аустенитной структуры металлической основы (матрицы) чугунов. Сочетание высоких механических свойств, включая повышенные значения пластичности и ударной вязкости, в ЧШГ получают путем использования рационального химического состава и способа термической обработки чугунов.
Наиболее распространенным способом получения бейнитной структуры в высокопрочных чугунах является изотермическая закалка [1].
Целью работы является разработка технологического процесса термической обработки получения бейнитных высокопрочных чугунов.
Сочетание высоких механических свойств, включая повышенные значения пластичности и ударной вязкости, в чугунах с шаровидным графитом получают путем выбора их необходимого химического состава и способа термической обработки отливок.
Известен способ термической обработки высокопрочного чугуна, обеспечивающий сочетание высоких механических свойств, в виде изотермической закалки, включающей аустенитизацию при 850-900°C, охлаждение в щелочной или соляной ванне с изотермической выдержкой 0,5-1 ч при температуре 350-400°C и охлаждение на воздухе [2]. Такая обработка обеспечивает получение бейнитно-аустенитной структуры и высокие прочностные свойства при сравнительно высокой пластичности и вязкости чугуна.
Недостатками этого способа являются необходимость использования специального оборудования и жидких охлаждающих сред в виде расплавов солей и щелочей с вредными выделениями и его низкая производительность в условиях массового производства.
Также известен способ термической обработки чугуна, содержащего углерод, кремний, марганец, медь, молибден, магний, примеси и железо, дополнительно содержащего барий и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас. доля в %:
Углерод | 3,28-4,03 |
Кремний | 2,34-3,62 |
Марганец | 0,22-0,53 |
Медь | 1,16-2,34 |
Молибден | 0,21-0,52 |
Магний | 0,02-0,05 |
Барий | 0,03-0,08 |
РЗМ | 0,02-0,06 |
железо и примеси | остальное |
В качестве примесей допускаются, мас. доля в %: фосфор - до 0,04, сера - до 0,02, хром - до 0,08.
При таком способе термической обработки отливки из чугуна проходят аустенитизацию по ступенчатому режиму: 0,5 ч при температуре 820-830°C, 0,5-1,5 ч при температуре 870-900°C, при толщине стенки отливки до 20 мм охлаждение производится на воздухе, при толщине стенки отливки 25-40 мм - в воде в течение 4-5 с, при толщине стенки отливки более 40 мм - в воде в течение 6-10 с, а выдержку в печи проводят в течение 1,5-3 ч с термоциклированием 270-390°C [3].
Недостатком данного способа является сложность проведения технологического процесса в условиях массового производства, при этом необходимо применение специализированного оборудования, как при проведении аустенитизации, так и при операции термоциклирования. Также существует большая опасность разрушения деталей и появления деформаций вследствие использования в качестве охлаждающей среды воды.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ термической обработки [4], включающий аустенитизацию при температуре 870-900°C, кратковременное (в течение 4 с) охлаждение в воде ("замачивание"), изотермическую выдержку в печи при температуре 350-380°C и окончательное охлаждение на воздухе.
Этот способ позволяет во многих случаях получать необходимую структуру и высокие механические свойства чугуна. Недостатком этого способа является использование в качестве охлаждающей жидкости воды, что, в свою очередь, может привести к разрушению детали и появлению непоправимых деформаций.
Задачей заявляемого изобретения является создание в чугуне дисперсной структуры, состоящей из бейнита и шаровидного графита.
Технический результат - получение комплекса высоких и стабильных механических свойств чугуна (прочности, пластичности и ударной вязкости) в отливках с различной толщиной стенки. Это достигается тем, что:
1. Чугун, содержащий следующие компоненты в соотношении, мас. доля в %:
C | Si | Mn | P | S | Cr | Cu | Ni | Mg | Ti | Mo | Al |
3,4-4,0 | 2,0-2,6 | 0,2-0,6 | ≤0,03 | ≤0,02 | ≤0,05 | ≤0,4 | ≤1,5 | 0,04-0,06 | ≤0,04 | ≤0,3 | ≤0,04 |
2. Способ термической обработки отливок из чугуна, включающий аустенитизацию, охлаждение до температур ниже 500°С, выдержку в печи и окончательное охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что термической обработке подвергают отливки из чугуна по п.1, при этом проводят аустенитизацию по режиму: нагрев до 900°C с выдержкой 1,5-2 ч с последующим охлаждением в полимерной жидкости до 300-500°C (в зависимости от требуемой твердости), обеспечивающей получение бейнитной структуры, скорость охлаждения регулируют в зависимости от толщины стенки отливки: при толщине стенки отливки до 15-20 мм - в течение 5-20 с, при толщине стенки отливки более 20 мм - в течение 20 с до нескольких минут, после охлаждения в полимерной жидкости детали переносят в печь для последующего отпуска, при этом не допуская подстуживания деталей, выдержку в печи проводят в течение 1,5-3 ч в интервале 300-500°C.
Термическая обработка чугуна состоит из трех стадий. Первая стадия проводится с целью полной аустенитизации и гомогенизации аустенита, что достигается нагревом до 900°C с выдержкой 1,5-2 ч в зависимости от толщины стенки отливки.
Вторая стадия заключается в охлаждении чугуна в полимерной жидкости до 300-500°C (в зависимости от требуемой твердости) со скоростью выше критической, обеспечивающей получение бейнитной структуры, для чего тонкостенные отливки (до 20 мм) охлаждают до 20 с в зависимости от толщины стенки отливки, при толщине стенки отливки (свыше 20 мм) время выдержки в полимерной жидкости составляет от 20 с до нескольких минут. После охлаждения в полимерной жидкости детали переносят в печь, при этом не допуская подстуживания деталей.
Третью стадию термической обработки проводят в печах при температурах 300-500°C с общей длительностью 1,5-3 часа. Эта стадия проводится с целью формирования измельченной бейнитной структуры и ее упрочнения путем искусственного старения. После проведения третьей стадии изделия охлаждают на воздухе до комнатной температуры.
Химический состав чугунов приведен в табл.1, результаты механических испытаний, полученных микроструктур и твердости приведены в табл.2, фотографии микроструктур представлены на рисунках 1-3.
Таблица 1 | |||||||||||
Химический состав чугунов мас. доля в % | |||||||||||
C | Si | Mn | P | S | Cr | Cu | Ni | Mg | Ti | Mo | Al |
3,4-4,0 | 2,0-2,6 | 0,2-0,6 | ≤0,03 | ≤0,02 | ≤0,05 | ≤0,4 | ≤1,5 | 0,04-0,06 | ≤0,04 | ≤0,3 | ≤0,04 |
Таблица 2 | |||||
Механические свойства, микроструктура и твердость чугунов | |||||
Временное сопротивление при растяжении σв, МПа | Условный предел текучести σт, МПа | Относительное удлинение δ, % | Ударная вязкость при t=20°C, KCU, кгс·м/см2 | Микроструктура | Твердость 10/3000/10 HB |
1000-1200 | 1000-1090 | 1,0-2,0 | 1,5-2,0 | Графит: ШГф4,5-ШГд25-45-ШГр1-ШГ10 Мет. основа: бейнит |
341-444 |
Одним из преимуществ данного способа получения бейнитного чугуна при термическом упрочнении ЧШГ - это возможность осуществить его на типовом термическом оборудовании с минимальной модернизацией.
Источники информации
1. Полухин. М.С. Разработка и использование чугунов с шаровидным графитом с повышенными механическими и триботехническим свойствами, 2009. - 148 с.
2. Чугун: Справ. изд. / Под ред. А.Д. Шермана и А.А. Жукова. - М.: Металлургия, 1991. - 576 с.
3. Патент РФ №2307875, кл. C22C 37/04, заявл. 22.03.2006, опубл. 10.10.2007.
4. Жуков А.А. Некоторые вопросы теории и практики бейнитной закалки чугунов // Металловедение и термическая обработка металлов, 1995, №12. - С.26-29.
Claims (2)
1. Отливка из чугуна, отличающаяся тем, что чугун содержит углерод, кремний, марганец, фосфор, серу, хром, медь, молибден, магний, никель, титан и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 3,4-4,0
кремний 2,0-2,6
марганец 0,2-0,6
фосфор ≤0,03
сера ≤0,02
хром ≤0,05
медь ≤0,4
никель ≤1,5
магний 0,04-0,06
титан ≤0,04
молибден ≤0,3
алюминий ≤0,04
2. Способ термической обработки отливки из чугуна по п.1, включающий ее нагрев до температуры аустенитизации, охлаждение до температур ниже 500°C, выдержку в печи и окончательное охлаждение на воздухе, при этом нагрев отливки ведут до 900°C с выдержкой 1,5-2 ч, охлаждение осуществляют в полимерной жидкости до 300-500°C с обеспечением бейнитной структуры, при этом скорость охлаждения регулируют в зависимости от толщины стенки отливки, причем до 15-20 мм - в течение 5-20 с, более 20 мм - в течение от 20 с до нескольких минут, а после охлаждения в полимерной жидкости отливку переносят в печь для последующего отпуска и, не допуская подстуживания, проводят выдержку в печи в течение 1,5-3 ч в интервале 300-500°C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012115350/02A RU2490335C1 (ru) | 2012-04-17 | 2012-04-17 | Способ получения бейнитного чугуна при термической обработке |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012115350/02A RU2490335C1 (ru) | 2012-04-17 | 2012-04-17 | Способ получения бейнитного чугуна при термической обработке |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2490335C1 true RU2490335C1 (ru) | 2013-08-20 |
Family
ID=49162812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012115350/02A RU2490335C1 (ru) | 2012-04-17 | 2012-04-17 | Способ получения бейнитного чугуна при термической обработке |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2490335C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104651707A (zh) * | 2014-06-21 | 2015-05-27 | 柳州凯通机械有限公司 | 合金铸铁活塞环的制造方法 |
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 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU926058A1 (ru) * | 1980-10-01 | 1982-05-07 | Украинский Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Металлов | Высокопрочный чугун |
SU1157113A1 (ru) * | 1982-06-16 | 1985-05-23 | Украинский Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Металлов | Чугун дл прокатных валков |
RU2196835C2 (ru) * | 2000-07-13 | 2003-01-20 | Макаренко Константин Васильевич | Способ получения различной структуры металлической матрицы в заготовках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом из литого состояния |
RU2307875C1 (ru) * | 2006-03-22 | 2007-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Чугун и способ термической обработки отливок из него |
RU2412780C1 (ru) * | 2009-11-23 | 2011-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна |
-
2012
- 2012-04-17 RU RU2012115350/02A patent/RU2490335C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU926058A1 (ru) * | 1980-10-01 | 1982-05-07 | Украинский Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Металлов | Высокопрочный чугун |
SU1157113A1 (ru) * | 1982-06-16 | 1985-05-23 | Украинский Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Металлов | Чугун дл прокатных валков |
RU2196835C2 (ru) * | 2000-07-13 | 2003-01-20 | Макаренко Константин Васильевич | Способ получения различной структуры металлической матрицы в заготовках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом из литого состояния |
RU2307875C1 (ru) * | 2006-03-22 | 2007-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Чугун и способ термической обработки отливок из него |
RU2412780C1 (ru) * | 2009-11-23 | 2011-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104651707A (zh) * | 2014-06-21 | 2015-05-27 | 柳州凯通机械有限公司 | 合金铸铁活塞环的制造方法 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101488120B1 (ko) | 침탄용 강, 침탄강 부품 및 그 제조 방법 | |
US20150144233A1 (en) | Hybrid mold steel and manufacturing method thereof | |
TWI649431B (zh) | 高伸長度加壓硬化鋼及其製造 | |
Cekic et al. | Austempering kinetics of Cu-Ni alloyed austempered ductile iron | |
CN100366779C (zh) | 一种石材切割锯片钢及其制造方法 | |
JP2016003395A (ja) | 優れた特性を有している表面処理機械部品用鋼、並びにその鋼の部品及びその製造方法 | |
CN107475487B (zh) | 一种低碳低合金高强度高低温韧性铸钢件的生产方法 | |
JP2019065396A (ja) | 熱間形成性空気焼き入れ性溶接性鋼板 | |
CA2686071C (en) | Hot-forming steel alloy | |
JPH10306343A (ja) | 冷間鍛造性及び耐ピッチング性に優れた軟窒化用鋼 | |
RU2490335C1 (ru) | Способ получения бейнитного чугуна при термической обработке | |
RU2307875C1 (ru) | Чугун и способ термической обработки отливок из него | |
Herbst et al. | Process integrated heat treatment of a microalloyed medium carbon steel: Microstructure and mechanical properties | |
RU2393236C1 (ru) | Способ производства толстолистового проката | |
WO2012172185A1 (en) | Method for manufacturing a medium carbon steel product and a hot rolled medium carbon steel product | |
KR20090049638A (ko) | 가공성 및 내구성이 우수한 베이나이트 비조질강 및 이를이용한 크랭크샤프트 제조 방법 | |
JP2005120397A (ja) | 絞り特性に優れた高強度鍛造部品 | |
CN106929772A (zh) | 一种钢棒用钢及其制备方法和钢棒 | |
RU2504597C1 (ru) | Способ термической обработки чугуна с шаровидным графитом | |
RU2449043C2 (ru) | Способ термической обработки чугуна с шаровидным графитом | |
Zitelli et al. | Vanadium micro-alloyed high strength steels for forgings | |
CN107190210B (zh) | 一种塑料模具钢及其制备方法 | |
Schino et al. | Quenching and tempering (Q&T) effect on a steel for forging with Cr and Mo addition | |
RU2813064C1 (ru) | Способ получения высокопрочного стального листа | |
RU2605016C2 (ru) | Способ получения высокопрочного чугуна |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200418 |