SU1046302A1

SU1046302A1 - Method for treating white cast iron

Info

Publication number: SU1046302A1
Application number: SU823390552A
Authority: SU
Inventors: Юрий Николаевич Таран; Полина Фридриховна Нижниковская; Татьяна Михайловна Миронова; Михаил Михайлович Рябчий; Леонид Маркович Снаговский; Виталий Тимофеевич Шевцов
Original assignee: Днепропетровский Металлургический Институт
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1983-10-07

Description

4four

сг со Изобретение относитс к металлургии и машиностроению, в частности к обработке белого чугуна, и может быт использовано при изготовлении издели из белого чугуна обработкой давление Известен способ обработки белого чугуна, заключающийс в нагреве заго товки перед деформацией до 10501075 , что приводит к растворению вторичного цементита и повышению пла тических свойств чугуна t Однако сохранившийс после такой обработки эвтектический цементит хрупка составл юща белого чугуна затрудн ет пластическую деформацию. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ обработки белого чугуна, включающий нагрев до температуры на iO-бОС ниже линии солидус, и подсту ; ивание до температуры деформации, лежащей на 60-100 0 ниже линии солидус. Нагрев и подстуживание провод т многократно. При этом цементитна сетка разрываетс , цементит сфероидизируетс и распреде л етс в аустенитной матрице, т.е. наблюдаетс инверси фаз и роль матр цы в чугуне переходит к аустениту, за счет чего повышаетс пластичность 2. Недостатком данного способа вл етс тот факт, что его нельз примен ть в промышленных услови х дл заготовок большего диаметра. Поскольку разница между температурой аустенитизации и температурой подстуживани составл ет 20- 0С, а нижний предел температуры нагрева под аустенитизацию и верхний температурный предел подстуживани даже совпадают (60°С ниже линии солидус), то выдержать такие режимы тепловой обработки в промышленных услови х затруднительно, а дл крупных заготовок , например п тисоткилограммовых cлиткcfв, невозможно, так как только дл выравнивани температуры по всему сечению отливки требуетс несколь ко часов. Цель изобретени - повышение технологической пластичности. Поставленна цель достигаетс тем что согласно способу обработки белого чугуна, включающему нагрев до тем пературы на ниже линии солидус , выдержку и деформацию, деформацию осуществл ют в два этапа, при этом предварительную деформацию осуществл ют со степенью 5-15, после выдержки, после чего производ т подогрев до первоначальной температуры, дополнительную выдержку в течение 3-7 ч и окончательную деформацию. Выдержку в течение 3-7 ч провод т в обезуглероживаюидей атмосфере. В процессе предварительной деформации значительно увеличиваетс количество дефектов кристаллической решетки цементита (вакансий и дислокаций), а также образуютс микр6несплошность„ Вакансии и дислокации способствуют активизации диффузии атомов углерода при нагреве, а микронесплошности и пустоты служат местами образовани новых более стабильных карбидов на базе легирующих элементов при распаде цементита на аустенит и специальные карбиды в процессе дальнейшего отжига . Таким образом, предварительна деформаци в значительной степени стимулирует и ускор ет процесс распада цементита на аустенит и специальные карбиды при нагреве. Предварительна деформаци менее S% не эффективна, так как при последующем отжиге распад цементита на аустенит и карбиды не ускор етс по сравнению с исходным чугуном и заметных структурных изменений после отжига не происходит. С увеличением степени деформации увеличиваетс дефектность цементита и процесс его распада при последую1цем нагреве и выдержке активизируетс . Увеличение степени предварительной деформации более 15 дл литой заготовки из белого чугуна недопустимо, так как в этом случае имеет место образование трещин, привод щее в процессе дальнейшего деформировани к разрушению заготовок. После предварительной деформации необходим подогрев до первоначальной температуры и выдержка в течение 37 ч дл распада цементита, в результате чего разбиваетс сплошна эвтектическа сетка и роль матрицы в чугуне переходит к твердому раствору. При выдержке после предварительной деформации при температуре на ниже линии солидус менее 3ч, в структуре сохран етс более 1/3 непревращенного эвтектического цементита , что отрицательно сказываетс на пластичности чугуна. Процесс распада цементита на аустенит и карбиды полностью завершаетс в течение 6-7 ч при ПЮ-ЮЗО С. При увеличении времени выдержки с 7 до 10 ч заметных изменений в структу ре чугуна не происходит, но при выдержке более 10 ч карбиды, образующиес в результате распада цементита коалесцируют, приобрета огранку, чт в свою очередь, снижает пластичность Таким образом, оптимальной вл етс выдержка 3-7 ч при температуре на С ниже линии солидус. Процесс распада цементита интенсифицируетс в поверхностных сло х чугунной заготовки в результате обез углероживани , чему способствует С02 в атмосфере которого производ т отжиг . Глубина обезуглероженного сло после отжига в атмосфере углекислого газа в течение ч составл ет 25 мм, что вл етс достаточным дл дальнейшего деформировани заготовки без внутренних и поверхностных трещин . После такой обработки цементитна сетка разбиваетс и структура чугуна состоит из аустенита и мелкодисперсных специальных карбидов, либо из аустенита, мелкодисперсных специальных карбидов и остатков цементитных, изолированных друг от друга включений , в зависимости от времени выдерж ки и от сечени заготовки. Така структура способствует повышению пластичности чугуна и позвол ет получать качественные поковки любого размера без внутренних и поверхностных трещин. Пример. Цилиндрическую литую заготовку из белого чугуна, содержащую ,: углерод 2,9, ванадий 0,6, кремний 0,65, остальное - железо, диаметром 100 мм и высотой 100 мм нагревают в камерной печи до и выдерживают в течение часа. Затем заготовку извлекают из печи и на кривошипном прессе с номинальным уси лием 100 т подвергают деформации. 1 2 Обработку заготовок производ т при разных степен х деформации: 5, Ю и 15%. Отжиг при достижении после подогрева в обезуглероживающей среде первоначальной температуры с выдержкой: 3, 5 и 7 ч осуществл ют дл каждой испытуемой заготовки в указанных процентах деформации. - Кроме того, провод т испытани и в обезуглероживающей среде при степени деформации заготовок соответственно 5, 10 и 15% и времени выдержки 3, 5 и 7 ч.. После отжигов заготовки извлекают из печи и на гидравлическом прессе осуществл ют деформацию 80-85%. Результаты испытаний сведены в табл. 1. Свойства белого чугуна, обработанного известным способом, предлагаемым и в литом состо нии, приведены в табл. 2. Разработанный способ обработки позвол ет , сохран высокую твердость и износостойкость, значительно повысить ударную в зкость и пластичность белых чуГунов и получать из них издели путем ковки и прокатки. Использование изобретени позволит получить издели путем пластической деформации белого чугуна. В р де случаев (например, мелющие тела дл мельницы , пульпопроводы и т.п.), чугунные издели обнаруживают значительно более высокие служебные свойства нар ду с дешевизной, по сравнению со стальными . Кроме того, использование чугу- на в качестве конструкционного материала , а это становитс возможным при пластическом деформировании чугунных заготовок дл получени готовых изделий, позволит более рационально использовать высококачественные стали. Экономический эффект при изготовлении мелющих тел дл мельниц при объеме 70 000 т в год составит 700 тыс, рублей оThe invention relates to metallurgy and mechanical engineering, in particular, to the processing of white iron, and can be used in the manufacture of white iron products by pressure treatment. A known method of processing white iron, which consists in heating the billet before deformation to 10501075, which leads to the dissolution of secondary cementite and an increase in the plastic properties of cast iron. However, the eutectic cementite preserved after such treatment is a fragile component of white cast iron making plastic deformation difficult. The closest to the invention to the technical essence and the achieved result is a method of processing white iron, including heating to a temperature on the iO-bOS below the solidus line, and subst; wilting to a temperature of deformation lying 60-100 0 below the solidus line. Heating and cooling are repeated. In this case, the cementite mesh is broken, the cementite is spheroidized and distributed in the austenitic matrix, i.e. phase inversion is observed and the role of the mat in the cast iron is transferred to austenite, thereby increasing the ductility 2. The disadvantage of this method is the fact that it cannot be used in industrial conditions for workpieces of larger diameter. Since the difference between the austenitization temperature and the spinning temperature is 20 ° C, and the lower limit of the austenitization heating temperature and the upper cooling temperature limit even coincide (60 ° C below the solidus line), it is difficult to withstand such heat treatment conditions under industrial conditions, and for large workpieces, for example, five-kilogram bars, it is impossible, since only a few hours are needed to equalize the temperature over the entire section of the casting. The purpose of the invention is to increase the technological plasticity. The goal is achieved by the fact that according to the method of processing white iron, which includes heating to a temperature below the solidus line, aging and deformation, the deformation is carried out in two stages, while the preliminary deformation is carried out with a degree of 5-15, after exposure, after which t heated to the original temperature, additional exposure for 3-7 hours and the final deformation. Aging for 3-7 hours is carried out in a decarburized atmosphere. In the process of pre-deformation, the number of lattice defects in cementite (vacancies and dislocations) increases significantly, and micro-discontinuity is formed. Vacancies and dislocations contribute to the diffusion of carbon atoms during heating, and micro-continuity and voids serve as places for the formation of new, more stable carbides based on alloying elements during decomposition cementite to austenite and special carbides in the process of further annealing. Thus, preliminary deformation substantially stimulates and accelerates the process of cementite decomposition into austenite and special carbides during heating. Preliminary deformation less than S% is not effective, since during subsequent annealing the decomposition of cementite to austenite and carbides is not accelerated compared with the original cast iron and there are no noticeable structural changes after annealing. With an increase in the degree of deformation, the defectiveness of cementite increases and the process of its decomposition during the subsequent heating and aging is activated. Increasing the degree of pre-deformation by more than 15 for white cast iron billet is unacceptable, since in this case the formation of cracks takes place, which in the process of further deformation leads to the destruction of the billets. After pre-deformation, heating to the initial temperature and exposure for 37 h is necessary for the decomposition of cementite, as a result of which a continuous eutectic grid is broken and the role of the matrix in the iron passes to the solid solution. With aging after preliminary deformation at a temperature below the solidus line less than 3 hours, more than 1/3 of the unconverted eutectic cementite remains in the structure, which negatively affects the ductility of the iron. The process of cementite decomposition to austenite and carbides is completely completed within 6-7 hours at PU-YuZO C. With an increase in the exposure time from 7 to 10 hours, no noticeable changes occur in the iron structure of the iron, but when it is aged for more than 10 hours, the carbides resulting from the decomposition of cementite coalesce, acquiring a cut, which in turn reduces plasticity. Thus, the optimum exposure is 3–7 hours at a temperature C below the solidus line. The process of decomposition of cementite is intensified in the surface layers of the cast iron billet as a result of de-carbonation, which is facilitated by CO2 in the atmosphere which is annealed. The depth of the decarburized layer after annealing in a carbon dioxide atmosphere for hours is 25 mm, which is sufficient to further deform the workpiece without internal and surface cracks. After this treatment, the cementite mesh is broken and the cast iron structure consists of austenite and fine special carbides, or of austenite, fine special carbides and cementite residues, isolated from each other, depending on the holding time and on the section of the workpiece. Such a structure contributes to an increase in the ductility of cast iron and allows to obtain high-quality forgings of any size without internal and surface cracks. Example. A cylindrical cast billet of white iron, containing: carbon 2.9, vanadium 0.6, silicon 0.65, the rest is iron, 100 mm in diameter and 100 mm high, heated in a chamber furnace and held for an hour. Then, the billet is removed from the furnace and, on a crank press with a nominal force of 100 tons, is subjected to deformation. 1 2 The workpieces are processed at different degrees of deformation: 5, 10% and 15%. Annealing, when heated to a decarburizing medium, reaches the initial temperature with a holding time of 3, 5 and 7 hours, is carried out for each test piece in the indicated percent strain. - In addition, tests are carried out in a decarburizing medium with a degree of deformation of the workpieces of 5, 10 and 15%, respectively, and dwell times of 3, 5 and 7 hours. After annealing, the workpieces are removed from the furnace and 80-85% are deformed using a hydraulic press . The test results are summarized in table. 1. The properties of white iron, processed in a known manner, proposed and in a cast state, are given in Table. 2. The developed processing method allows, while maintaining high hardness and wear resistance, significantly increase the toughness and ductility of white cast irons and obtain products from them by forging and rolling. The use of the invention will allow to obtain products by plastic deformation of white iron. In a number of cases (for example, grinding media for a mill, slurry pipelines, etc.), cast iron products exhibit significantly higher service properties as well as cheapness compared to steel ones. In addition, the use of cast iron as a structural material, and this becomes possible when plastic deforming cast iron billets to obtain finished products, will allow a more rational use of high-quality steel. The economic effect in the manufacture of grinding bodies for mills with a volume of 70,000 tons per year will amount to 700 thousand rubles

Таблица 1Table 1

ИзвестныйFamous

6060

Литой белый чугунCast white cast iron

Деформированный чугун (по известному способу после отжига)Deformed cast iron (by a known method after annealing)

Деформированный чугун (по предлагаемому способу , после отжига)Deformed cast iron (according to the proposed method, after annealing)

Деформированный чугун (по предлагаемому способу после закалкиDeformed cast iron (according to the proposed method after quenching

ПОО°СVET ° C

и отпускаand holidays

Деформированный чугун (по пред .лагаемому способу с отжигом в обезуглероживающей атмосфере , 5 ч при 1100°С)Deformed cast iron (according to the proposed method with annealing in a decarburizing atmosphere, 5 hours at 1100 ° C)

Таблица 2table 2

0,1 до tO0.1 to tO

3,0 2,8 0,6 303.0 2.8 0.6 30

ЗH

5,5 6,0 1,1 325.5 6.0 1.1 32

5t5t

О,А 6kOh, a 6k

6363

6,2 6,0 1,5 - 306.2 6.0 1.5 - 30

Claims

1. METHOD FOR PROCESSING WHITE IRON, including heating to a temperature of 4O-6O ° C below the solidus line, holding and deformation, characterized in that * in order to increase technological plasticity, the deformation is carried out in two stages, with preliminary deformation carry out with a degree of 5 "15% after exposure, after which they are heated to the initial temperature, additional exposure for 3" 7 hours and the final deformation.

2. The method according to claim 1, characterized by the fact that the exposure for 3 "7 hours is carried out in a decarburizing atmosphere. about ω

ιθ)

SO ί © bo>