RU2322515C2 - Method of periodically heat treatment cast iron - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy, possibly improvement of properties of gray iron castings.

SUBSTANCE: method providing decreased volume content of graphite, disintegration of graphite impurities and their uniform distribution along cross section of castings comprises steps of heating and cooling gray cast iron in each cycle while cast iron is heated in each cycle till 980 - 1020°C and further it is cooled in water. Number of cycles is equal to 2 - 4.

EFFECT: decreased volume content of graphite, disintegration of graphite inclusions and their uniform distribution along cross section of castings.

1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к металлургии чугуна и может быть использовано для повышения механических свойств отливок из серого чугуна, а также для снижения коэффициента линейного расширения (КЛР).The invention relates to metallurgy of cast iron and can be used to increase the mechanical properties of gray iron castings, as well as to reduce the coefficient of linear expansion (CLC).

Известен способ термоциклической обработки чугуна [1], использующийся для уменьшения размеров включений графита в структуре отливок, повышения однородности химического состава металла и пластических свойств чугунов.A known method of thermocyclic treatment of cast iron [1], used to reduce the size of graphite inclusions in the structure of castings, to increase the uniformity of the chemical composition of the metal and the plastic properties of cast irons.

Наиболее близким к заявляемому является способ термоциклической обработки чугуна, включающий многократные нагревы до температур на 50-200°С выше А_С3 и охлаждение на воздухе до температур на 50-200°С ниже A_r3 [2]. Однако уровень уменьшения объемной доли, размеров включений пластинчатого графита недостаточен, что отрицательно сказывается на механических характеристиках отливок из серого чугуна. При использовании этого способа уменьшение коэффициента линейного расширения вообще не происходит.Closest to the claimed is a method of thermocyclic treatment of cast iron, including multiple heating to temperatures 50-200 ° C above A _C3 and cooling in air to temperatures 50-200 ° C below A _r3 [2]. However, the level of reduction in the volume fraction and inclusions of lamellar graphite is insufficient, which negatively affects the mechanical characteristics of gray castings. When using this method, a decrease in the linear expansion coefficient does not occur at all.

Задачей предлагаемого способа термической обработки является уменьшение объемной доли графита, измельчение его включений и более равномерное их распределение по сечению отливки. Таким образом, может быть решена задача улучшения механических свойств чугуна, что в конечном итоге может привести к снижению металлоемкости деталей при тех же значениях конструкционной прочности, а также достигается уменьшение КЛР при температурах испытания 150-200°С и 400-450°С, что в перспективе позволит использовать серый чугун в качестве нового прецизионного материала.The objective of the proposed method of heat treatment is to reduce the volume fraction of graphite, grinding its inclusions and their more uniform distribution over the cross section of the casting. Thus, the problem of improving the mechanical properties of cast iron can be solved, which ultimately can lead to a decrease in the metal consumption of parts at the same values of structural strength, and also a decrease in the CLR at test temperatures of 150-200 ° C and 400-450 ° C is achieved, which In the future, it will allow the use of gray cast iron as a new precision material.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что термоциклирование проводят путем нагрева и охлаждения в каждом цикле, нагрев чугуна в каждом цикле осуществляют до 900-1020°С с последующим охлаждением в воде, при этом количество циклов составляет 2-4.The essence of the proposed method lies in the fact that thermal cycling is carried out by heating and cooling in each cycle, heating of cast iron in each cycle is carried out to 900-1020 ° C, followed by cooling in water, while the number of cycles is 2-4.

Использование такой термической обработки серого чугуна позволяет уменьшить КЛР, снизить объемную долю графита в структуре чугуна, измельчить пластины графита за счет интенсификации процессов диффузии при термообработке. Оптимальное количество циклов составляет 2-4. Увеличение количества циклов более 4 нецелесообразно, так как не происходит значительного снижения объемной доли графита и уменьшения КЛР.The use of such heat treatment of gray cast iron can reduce the CRC, reduce the volume fraction of graphite in the structure of cast iron, grind graphite plates due to the intensification of diffusion processes during heat treatment. The optimal number of cycles is 2-4. An increase in the number of cycles of more than 4 is impractical, since there is no significant decrease in the volume fraction of graphite and a decrease in CRC.

ПримерExample

Использовали чугун марки СЧ-20, выплавленный в литейном цехе ОАО «ЗСМК». Плавка проводилась в индукционной печи ИЧТ-10М №5, номер плавки - 2-8377. Химический состав чугуна: С - 3,65%; Si - 1,77%; Mn - 0,56%; S - 0,021%; Р - 0,16%; Cr - 0,32%; Ni - 0,17%; Ti - 0,04%; V - 0,05% (ГОСТ 1412-85). Нагрев отливок осуществляли при 1000°С, с выдержкой в течение 10 мин, охлаждали в воде. Количество циклов обработки составляло 4. Для сравнения проводили термоциклическую обработку чугуна по способу, принятому за прототип. Температура нагрева составляла 900°С, охлаждение на воздухе проводили до температуры 600°С, а затем в воде. Количество циклов составляло шесть. После каждых двух циклов проводили металлографический анализ. Эффективность обработки оценивали по результатам количественной металлографии на оптическом анализаторе «EPIQUANT» и определения КЛР на оптическом дилатометре системы Шевенара. Полученные результаты сведены в таблицу.Used cast iron grade SCH-20, smelted in a foundry of OJSC "ZSMK". Melting was carried out in an induction furnace IChT-10M No. 5, melting number - 2-8377. Chemical composition of cast iron: C - 3.65%; Si - 1.77%; Mn - 0.56%; S - 0.021%; P - 0.16%; Cr - 0.32%; Ni - 0.17%; Ti - 0.04%; V - 0.05% (GOST 1412-85). The castings were heated at 1000 ° С, with holding for 10 min, and cooled in water. The number of processing cycles was 4. For comparison, thermocyclic treatment of cast iron was carried out according to the method adopted for the prototype. The heating temperature was 900 ° C; air cooling was carried out to a temperature of 600 ° C, and then in water. The number of cycles was six. After every two cycles, a metallographic analysis was performed. The processing efficiency was evaluated by the results of quantitative metallography on an EPIQUANT optical analyzer and CLC determination on an optical dilatometer of the Schevenar system. The results are summarized in table.

Как видно из приведенных в таблице результатов, эффективность предлагаемого способа термоциклической обработки чугуна при использовании количества циклов от 2 до 4 выше по сравнению с известным способом.As can be seen from the results in the table, the effectiveness of the proposed method of thermocyclic treatment of cast iron when using the number of cycles from 2 to 4 is higher compared to the known method.

Предлагаемый способ термоциклической обработки может быть использован на металлургических и машиностроительных заводах для повышения свойств отливок из серого чугуна.The proposed method of thermocyclic processing can be used in metallurgical and engineering plants to improve the properties of gray iron castings.

Источники информацииInformation sources

1. Федюкин В.К., Смагоринский М.Е. Термоциклическая обработка металлов и деталей машин. - Л.: Машиностроение, 1989, с.128-138.1. Fedyukin V.K., Smagorinsky M.E. Thermocyclic processing of metals and machine parts. - L .: Engineering, 1989, p.128-138.

2. А.с. №412262, кл. 21 D 5/00 «Способ термоциклической обработки чугуна» / Лебедев Т.А., Маринец Т.К., Федюкин В.К. ЛПИ им. Калинина. Опубл. Б.И. №3, 1974.2. A.S. No. 412262, cl. 21 D 5/00 “Method of thermocyclic treatment of cast iron” / Lebedev T.A., Marinets T.K., Fedyukin V.K. LPI them. Kalinin. Publ. B.I. No. 3, 1974.

ТаблицаTable Способ обработки чугунаCast iron processing method Кол-во цикловNumber of cycles Коэффициент линейного расширения при различных температурах испытания, °С, α×10⁶ град^-1 The coefficient of linear expansion at various test temperatures, ° C, α × 10 ⁶ deg ^-1 Объемная доля графита, %Volume fraction of graphite,% 50fifty 100one hundred 150150 200200 250250 300300 350350 400400 450450 Известный:
Цикл: 900°С, 15 мин, охлаждение до 600°С и далее в водеFamous:
Cycle: 900 ° С, 15 min, cooling to 600 ° С and further in water без обработкиwithout treatment 8,458.45 9,709.70 10,7210.72 11,7411.74 12,4712.47 13,0313.03 13,4713.47 13,3713.37 12,4812.48 19,319.3 22 8,768.76 9,569.56 10,4610.46 11,2611.26 11,8911.89 12,4812.48 13,0113.01 13,6213.62 14,1014.10 18,218.2 4four 8,768.76 9,709.70 10,2010,20 11,0011.00 11,7711.77 12,1212.12 12,6512.65 13,5013.50 13,9813.98 18,718.7 Предлагаемый:
Цикл: 1000°С, 10 мин, водаProposed:
Cycle: 1000 ° С, 10 min, water без обработкиwithout treatment 8,458.45 9,709.70 10,7210.72 11,7411.74 12,4712.47 13,0313.03 13,4713.47 13,3713.37 12,4812.48 19,319.3 22 10,4110.41 11,3711.37 7,797.79 9,629.62 14,8314.83 16,5816.58 16,8216.82 13,2613.26 2,882.88 11,511.5 4four 10,4110.41 11,1111.11 6,246.24 8,988.98 13,4713.47 15,8215.82 16,0516.05 8,418.41 0,060.06 11,111.1

Claims (1)

Способ термической обработки серого чугуна, включающий термоциклирование путем нагрева и охлаждения в каждом цикле, отличающийся тем, что нагрев чугуна в каждом цикле осуществляют до 980-1020°С с последующим охлаждением в воде, при этом количество циклов составляет 2-4.A method of heat treatment of gray cast iron, including thermal cycling by heating and cooling in each cycle, characterized in that the heating of cast iron in each cycle is carried out to 980-1020 ° C, followed by cooling in water, the number of cycles being 2-4.