SU954448A1 - Способ термической обработки отливок из высокопрочного чугуна - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к термической обработке отливок из высокопрочного чугуна, например чугунных прокатных валков. Известен способ термической обработки отливок из.высокопрочного чугу на, включающий нагрев до 860-880С, выдержку и охлаждение на воздухе 1 Основным недостатком этого способа  вл етс  то, что он, обеспечива  незначительное повышение прочности а твердости чугуна, не позвол ет повысить в зкость и пластичность мат риала . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  известный способ термической обработки отливок из высокопрочного чугуна , включающий ускоренный нагрев до температуры, превьпиающей температуру точки Acj на 50-100°С, выдержку охлаждение, многократный нагрев до точки Ас,, на 30-50°С с промежуточным охлаждением и окончательное ускоренное охлаждение. Охлаждение перед многократным нагревом и промежуточн охлаждение производ т-на воздухе до температуры ниже, Аг , на 30-60°С. Известный способ .обеспечивает по лучение высоких прочностных, в зких и пластических свойств легированных чугунов с шаровидным графитом за счет перевода пластинчатого перлита в зернистый и предотвращени  выделени  третичного цементита по границам зерен (свойства после термообработки сердцевина отливки/поверхность - предел прочности при разрыве зв - 705/ 710 МПа,- предел прочности при изгибе 6vt - 645/650 МПа; ударна  в зкость 23/21 кДж; относительное удлинение 2,3-2,1%; твердость 255/263 НВ 1 . Твердость поверхностного сло  термообработанной отливки не превышает 263 НВ. Поэтому этот способ не может быть использован при изготовлении инструмента, поверхностный слой которого подвергаетс  интенсивному износу в процессе эксплуатации. Например , используема  при расчете конструкционной надежности крупных отливок , работающих в услови х знакопеременных изгибающих нагрузок, после обработки по этому способу не превышает 645-650 МПа. Цель изобретени  - повышение твердости поверхностных слоев отливки, прочности и в зкости ее сердцевины. Дл  достижени  указанна  цель достигаетс  тем, что в предлагаемом способе, включающем нагрев до температуры , превышающей температуру точки Ас, выдержку и последующее охлаж дение, многократный нагрев до температуры , превьшдающей температуру точки Лс на 30-50°С с промежуточным охлаждением дотемпературы ниже температуры точки Дг на 30-50°С, внача ле осуществл ют многократный нагрев с промежуточным охлаждением, затем нагрев до температуры ниже Точки солидус Tg на 5-15°С, охлаждают на воздухе до 720-700°, далее до 400350°С со скоростью 20-30 град/ч, нагревают до 900-950 0 и охлаждают на воз.пухе. При нагреве со скоростью 50-100 100°С/ч, обеспечивающей равномерный прогрев ОТЛИВ.КИ по сечению и прохождению диффузионных процессов, циклировании и выдержки .при температуре. Тд - 5-15°С, путем диффузии углерода и легирующих элементов из более глубоких слоев -К поверхности отливки и самодиффузии железа осуществл етс  формирование поверхностного.сло , обогащенного углеродом и легирующими элементами. . Многократное циклирование (5-8 ци лов) в интервале температур Ас.+3050°С и Аг - 30-50°С интенсифицирует диффузионные процессы, происход щие при нагреве, спЪсобствует получению высокого уровн  свойств и качества отливки. Циклический нагрев сопровож даетс  ростом и растворением новой фазы, что приводит к накоплению дислокаций и разрыхлению кристаллической решетки, и в процессе дальнейше . го нагрева в значительной мере преп тствует росту зерна. При этом в несколько раз быстрее протекает самодиффузи  железа, способствующа  залечиванию диффузионной пористости и обеспечивающа  получение плотного металла. В процессе охлаждени  до температуры Тз - 5-15°С высокоуглеродистого легированного аустенита формирует с  структура поверхности отливки в виде тонкопластинчатого перлита и бейнита с равномерно распределенными в ней мелкими включени ми цементита и ледебурита, что придает метал лу повышенную твердость при достаточ но высоком уровне других характеристик . Структура сердцевины отливки, имеюща  после нагрева до температуры TS - 5-15°С меньшее количество углерода и охлаждающа с  с меньшей скоростью, состоит из мелкодисперсно го перлита. Она практически не содер жит твердых включений цементитЙ и ледебурита, поэтому характеризуетс  более низкой, по сравнению с поверхностью/ твердостью и высоким уровнем прочности, в зкости и пластичности, Нагрев до температур, превышающих TS - 5-15°С приводит к оплавлению и затвердеванию локальных объемов металлической матрицы с образованием грубых графито-ледебуритных колоний, наличие которых снижает прочность и твердость поверхностных слоев. При температурах более низких, чем Tg - 5-15°С, не обеспечиваетс  достаточное обогащение поверхностного сло  углеродом и легирующими элементами , а в сердцевине отливки наблюдаетс  диффузионна  пористость. После нагрева до температуры T -S15°С отливки охлаждают на воздухе до 720-700°С, что позвол ет улучшить форму графита и его распределение, обеспечивает выделение структурно свободного цементита в виде мелких изолированных включений. I С целью предотвращени  возникновени  остаточных, напр жений, дальнейшее охлаждение отливки в температурном интервале 720-700 - 400-350°С, соответствующем переходу металла из пластического в упругое состо ние, производ т со скоростью 25-30 град/ч, далее на -воздухе.. В процессе окончательной термической обработки (нормализации) измельчаетс  зерно и увеличиваетс  количество бейнитной составл ющей в металлической основе чугуна, что  вл етс  дополнительным резервом повышени  твердости и прочности по.верхностного сло , а также в зкости и прочности сердцевины. Предлагаемый способ опробован на отливках из перлито-цементитного валкового чугуна с шаровидным графитом следующего химического со.става, %: углерод 2,6-2,8; кремний 1,1-1,3; марганец 0,l-0,3j никель 1,6-1,8, медь 1,0-1., 2; молибден О, 3-0,5)церий , магний 0,03-0,04. Свойства поверхностного сло  и сердцевины отливки в литом состо нии; предел прочности при разрыве Gg 390 МПа, прочности при изгибе (j 550 МПа, ударна  в зкость 79 , твердость 277 НВ. Пример. Нагрев со скоростью 80 град/ч до 700°С, п тикратное циклирование в интервале температур 700750°С , нагрев до 1170°С, выдержка 20 с/мм сечени , охлаждение на воздухе до 700°С, охлаждение со скоростью 30 град/ч до 350С, далее на воздухе, нормализаци  900°С. Свойства материала отливки после обработки по такому способу: сердцевина/поверхностный слой - предел прочности при разрыве 6g 1190/685 МПа, предел прочности при изгибе бу, 1790/620 МПа; ударна  в зкость

К Лж

480/130 относительное удлинение м

6,6/1,8%, твердость 260/429 НВ.

Как показали проведенные испытани , предлагаемый способ обеспечивает по сравнению с известным повышение твердости поверхностного сло  отливки в 1,7 раза при одновременном росте прочности, пластичности и в зкости сердцевины, в 1,7-2,5 раза, что повысит конструкционную надежность и износостойкость инструмента в 2-3 раза.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР .№395448, кл. С 21 D 5/00.

2.Авторское свидетельство СССР W493513, кл. С 21 D 5/02.