SU863675A1 - Method of thermocyclic treatment of white cast iron - Google Patents

Description

(54) СПРСОБ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ (54) THERMOCYCLIC TREATMENT

1one

Изобретение относитс - к металлур гии и машиностроению, в частности к технологии термической обработки белого чугуна, и может быть спользовано дл  повышени  механических свойств чугунных отливок.The invention relates to metallurgy and mechanical engineering, in particular, to the technology of heat treatment of white iron, and can be used to improve the mechanical properties of iron castings.

Известен способ термоциклической обработки белого чугуна, включаюидай многократный нагрев до температур выше точки А( с промежуточньвет охлаждени ми и окончательное охла одение , например, на воздухе. Этот способ обеспечивает повышение его пластичности , главным образом, за счет осуществлени  процессов графитизации, которые обеспечивают распад цементита в составе ледебурйтной эвтектики , в результате чего уменьшаетс  число хрупких кристаллов цементита и увеличиваетс  объем сравнительно пластичных перлитных участков в струк туре чугуна Щ.A known method of thermocyclic treatment of white iron, including repeated heating to temperatures above point A (with intermediate light cooling and final cooling, for example, in air. This method improves its plasticity, mainly due to the implementation of graphitization processes that provide cementite decomposition in the composition of the ledeburit eutectic, as a result of which the number of brittle crystals of cementite decreases and the volume of relatively plastic pearlite sections in the structure of h Guna S.

Недостаток данного способа заключаетс  в том, что значительное уменьшение количества цементита в составе ледебурита при графитизации часто  вл етс  нежелательным  влением, поскольку это уменьшает твердость и износостойкость чугуна. Излишнее количество графита, особенно в неблагопри БЕЛОГО ЧУГУНАThe disadvantage of this method is that a significant decrease in the amount of cementite in the ledeburite composition during graphitization is often an undesirable phenomenon, since it reduces the hardness and wear resistance of the iron. Excessive amount of graphite, especially in unfavorable WHITE IRON

 тной хлопьевидной форме, не позвол ет получить высокую -пластичность чугуна .This flocculated form does not allow for a high ductility of cast iron.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ термоцикличесйой обработки чугуна, заключакадийс  в многократном нагреве до 980-1050 с с промежуточными охлаждени ми на воздухе The closest in technical essence to the present invention is a method of thermocyclic treatment of cast iron, concluded in multiple heating to 980-1050 s with intermediate air cooling

10 до 600-650°С и окончательном охлаАдении на воздухе. Применение такой техно огии термической обработки белого чугуна направлено на ускорение распада первичного цементита в 10 to 600-650 ° С and final cooling in air. The use of such technology of heat treatment of white iron is aimed at accelerating the decomposition of primary cementite in

15 с ледебурйтной металлической основой и структурно свободным углеродом 2}.15 with a ledeburit metallic base and structurally free carbon 2}.

Недостаток изве.стного способа заключаетс  в том, что распад цементита с образованием свободного углеро20 да путем графитизации снижает в значительной степени твердость и износостойкость чугуна, что в большинстве случаев  вл етс  нежелательньм  влением.A disadvantage of the known method is that the decomposition of cementite to form free carbon by graphitization reduces to a large extent the hardness and wear resistance of cast iron, which is undesirable in most cases.

2525

Цель изобретени  - повышение пластичности белого чугуна при сохранении прочностных свойств.The purpose of the invention is to increase the ductility of white iron while maintaining its strength properties.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу гермоцикличес30 кой обработки, вктрочакжцему многократный нагрев выше промежуточными охлаждени ми и окончательное охлаждение , в каждом цикле чугун .нагревают до 1070-1120°С и охлаждают до 7БО-850-С с вьвдержками при этих темйературах мин. При этом, скорость нагрева и охлаждени  в интервале температур термоциклировани  от 1070-1120°С до 750-850°С составл ет град/мин Окончательное охлаждение производ т со скоростью 10-10 град/мин в зависимости от требуемой структуры образовавшейс  новой основы чугуна, в том числе дл  тонкопластинчатого перлита 10 град/мин, сорбита град/мин и, наконец, структуры мартенсита со скоростью, близкой к 10 град/мин. Кроме того, при окончательном охлаждении осуществл ют выдержку при 200-700 0 до завершени  эвтектоидного распада аустёнита. Многократна  термоциклическа  обработка -чугуна в интервале температур от 1070-1120С до 750-850 С с изотермическими вьвдержками 1-3 мин при этих температурах приводит к по шению пластичности чугуна посредством осуществлени  циклов процессов растворени  - выделени  цементита в аустените в составе эвтектической структурной составл ющей - ледебури  вл ющейс  основой белого чугуна. В результате многократного терм циклировани  в интервале указанных температур в структуре чугуна происход т качественные изменени , заключакащес  в замене цементитнай основы ледебурита на аустенитную ОСНОВУ с равномерно распределенными в ней изолированными включени ми сф роддизированного цементита. Така  з мена основы в структуре чугуна обес печивает повышение пластичности важнейшей характеристики механических свойств чугуна. Кроме того, замена основы в стру туре чугуна позвол ет с достаточной эффективностью осуществл ть последу щие упрочн ющие и разупрочн ющие в ды термической обработки чугуна, основанные на фазовых превращени х в аустенитной основе. Такими видами термической обработки  вл ютс  отжи второго рода (в том числе, полный изотермический и др.), закалка, отпуск . В 1П редлагаемом способе: дл  воздейс и  на структуру чугуна исполь зуют принципиально иное фазовое пре ращение по сравнению с известным, а именно: частичную фазовую перекрист лизацию, заключающуюс  в эффекте ра ворени  выделени  избыточного втори ного цементита в св зи с переменной огранич:енной растворимостью у.глерода в аустените при изменении температуры , тогда как известный способ осуществл етс  с использованием эвтектоидной реакции при переходе через точку АС, . Кроме того, применение высоких скоррстей нагрева и охлаждени  (1010 град/мин в интервале температур термоциклировани  и ограличение длительности выдержки при этих температурах 1-3.мин в предлагаемом способе предотвращает распад цементита на графит, в то врем  как в известном распад цементита на графит  вл етс  его целью. В то же врем , предлагаемый способ в случае необходимости может обеспечить и развитие графитизации. Удлинение последней высокотемпературной изотермической выдержки при термоциклировании при 1070-1120°С выше 3 мин позвол ет получить графит в структуре чугуна в благопри тной сфероидизированной форме. Получение такой формы графита в этом случае обусловлено процессами, происход щими при предшествующей термоциклической обработке. Пример. Проводитс  термичес-, ка  обработка эвтектического белого чугуна с содержанием углерода 4,3%. Образцы чугуна размерами 15x20x20 мм нагревают до 1090°С в сол ной ванне, выдерживают при этой температуре 2 мин, охлаждают в другой сол ной ванне при 810°С с повторной изотермической выдержкой 2 мин. Далее образец из ванны с температурой 810°С перенос т в ванну с температурой 1090°С дл  нового цикла обработки и повтор ют такое чередование операций нагрева и охлаждени  с изотермическими выдержками при указанных температурах 3 раза. После окончани  последней изотермической выдержки при чугунные образцы охлаждают на воздухе или в масле до комнатной температуры, что соответств ует средней скорости охлаждени  соответственно 10 град/мин и 3.10 град/мин. Часть образцов охлаждают в щелочной ванне с температурой 500°С| осуществл ют изотермическую выдержку длительностью 60 мин и в дальнейшем охлаждают на воздухе. Часть образцов, охлажденных после термоциклической обработки на воздухе , нагревгиот; дод закалку до 300, 860, 910, ,охлаждают в масле и затем подвергают отпуску при 500°С в течение 60 мин. Дл  получени  сравнительных данных параллельно провод т обработку, по известному способу. Изучают микроструктуру чугуна. Результаты приведены в табл.1. .. Механические свойства чугуна после обработки предлагаемым способом представлены в табл. 2.This goal is achieved by the fact that, according to the method of impregnation processing, in the inlet multiple heating above intermediate cooling and final cooling, the cast iron is heated to 1070–1120 ° C and cooled to 7BO-850-C with cooling at each temperature min. At the same time, the rate of heating and cooling in the temperature range of thermal cycling from 1070-1120 ° C to 750-850 ° C is deg / min. Final cooling is performed at a rate of 10-10 deg / min, depending on the required structure of the newly formed iron base, including for thin-plate perlite 10 deg / min, sorbitol deg / min, and finally, martensite structure with a speed close to 10 deg / min. In addition, during the final cooling, the exposure is carried out at 200–700 ° until the eutectoid decay of austenite is completed. Repeated thermocyclic treatment of α-iron in the temperature range from 1070-1120С to 750-850 С with isothermal explosions for 1-3 min at these temperatures leads to the improvement of ductility of cast iron by performing cycles of dissolution-release of cementite in austenite in the composition of the eutectic structural component - Ledeburi is the basis of white iron. As a result of repeated cycling in the range of specified temperatures, qualitative changes occur in the structure of cast iron, which consists in replacing the cementitic base of ledeburite with austenitic base metal with evenly distributed insulated inclusions in it. Such replacement of the base in the cast iron structure ensures an increase in the plasticity of the most important characteristic of the cast iron mechanical properties. In addition, the replacement of the base in the cast iron structure makes it possible with sufficient efficiency to perform subsequent strengthening and softening in the heat of the iron, based on phase transformations in the austenitic base. Such types of heat treatment are second-rate squeezes (including full isothermal, etc.), quenching, tempering. In the 1P method proposed: for the impact and on the structure of the iron, a fundamentally different phase change is used compared to the known one, namely: partial phase recrystallization, which consists in the effect of stopping the release of excess secondary cementite due to the variable limited: solubility carbon in austenite with temperature, while the known method is carried out using a eutectoid reaction when passing through the AC point,. In addition, the use of high heating and cooling rates (1010 degrees / min in the thermal cycling temperature range and limiting the exposure time at these temperatures for 1-3 min. In the proposed method prevents the breakdown of cementite into graphite, while in the known breakdown of cementite into graphite is its purpose. At the same time, the proposed method, if necessary, can ensure the development of graphitization. The elongation of the last high-temperature isothermal holding during thermal cycling at 1070–1120 ° C above 3 min allows It is possible to obtain graphite in a cast iron structure in a favorable spheroidized form.Getting this form of graphite in this case is due to processes occurring during the preceding thermal cycling treatment. with dimensions of 15x20x20 mm, heated to 1090 ° С in a salt bath, kept at this temperature for 2 minutes, cooled in another salt bath at 810 ° С with repeated isothermal aging for 2 minutes. Next, the sample from the bath with a temperature of 810 ° C is transferred to a bath with a temperature of 1090 ° C for a new treatment cycle, and this alternation of heating and cooling operations with isothermal holdings at the indicated temperatures is repeated 3 times. After the last isothermal exposure has been completed, the cast iron samples are cooled in air or in oil to room temperature, which corresponds to an average cooling rate of 10 deg / min and 3.10 deg / min, respectively. Some samples are cooled in an alkaline bath with a temperature of 500 ° С | isothermal aging is carried out for 60 minutes and is subsequently cooled in air. Part of the samples, cooled after thermocyclic treatment in air, is heated; Dod quenching to 300, 860, 910, is cooled in oil and then subjected to tempering at 500 ° C for 60 minutes. In order to obtain comparative data, processing is carried out in parallel in a manner known per se. Study the microstructure of cast iron. The results are shown in table 1. .. The mechanical properties of cast iron after processing by the proposed method are presented in table. 2

Предлагаемый способ может быть использован дл  изготовлени  чугунных деталей повышенной прочности и пластичности взамен серых, ковких и высокопрочных чугунов и р да сталей.The proposed method can be used for the manufacture of cast iron parts of increased strength and ductility instead of gray, ductile and high strength cast irons and a number of steels.

Осуществление способа может быть произведено на серийно выпускающемс  оборудовании - печет i ваннах, , индукционных установках .The implementation of the method can be carried out on commercially available equipment - baking and bathing, induction installations.

Таблица 1Table 1

Известный способ термоциклической обработки 7 ё интервале температур от 980-1050°С до 600-650СThe known method of thermocyclic treatment of the 7th temperature range from 980-1050 ° C to 600-650C

Предлагаемый способ обработки в интервале температур от 1090 до , 3 раза длиг-тельность изотермических выдержек 2 мин:The proposed method of processing in the temperature range from 1090 to 3 times the duration of isothermal exposures 2 min:

с охлаждением на воз.духеwith air cooling

с охлаждением в маслеwith oil cooling

с .охлаждеиием в щелочной ванне при 500°С, выдержка 60 минwith cooling in an alkaline bath at 500 ° С, holding 60 min

Закалка с 8рО-980°С после охлаждени  на воздухеQuenching from 8pO-980 ° C after air cooling

Отпуск при , 60 мин, после охлаждени  на воздухе и закалки с 800-980°СVacation at 60 min after cooling in air and quenching from 800-980 ° С

После термоциклировани . с охлаждением на воздухе последн   изотермическа  выдержка при lp90°C, 10 минAfter thermal cycling. with air cooling last isothermal exposure at lp90 ° C, 10 min

Тонкодисперсный Fine

Остаточные перлит количестваResidual Perlite Amount

СфероидизиТонкода сперсный перлит рованные частицы, равномерно распределенные в структуре чугунаSpheroidyToncode dispersed pearlite particles uniformly distributed in the cast iron structure

МартенситMartensite

Сфероидизированные часттицы , равног мерно распределенные в структуре чугунаSpheroidized particles evenly distributed in the cast iron structure

СорбитSorbitol

То жеAlso

МартенситMartensite

П.P.

СорбитSorbitol

Тонкодисперсный Fine

Остаточные перлит количестваResidual Perlite Amount

Claims (4)

После обработки по предлагаемому способу: термоциклирование в интервале 800-1090°С, 3 цикла с выдержками 3 мин, Формула изобретени  1.Способ термоциклической обработки белого чугуна, включающий многократный нагрев вьнае А( с промежуточными охлаждени ми и окончательное охлаждение, отличающийс  тем, что, с Целью повышени  пластич ности при сохранении прочностных свойств, в каждом цикле чугуна нагревают до 1070-1120°С и охлаждают до 750 -850 C с выдержками при этих температурах 1-3 мин. After processing by the proposed method: thermal cycling in the range of 800-1090 ° C, 3 cycles with shutter speeds of 3 min., Invention 1. A method of thermal cycling of white cast iron, including multiple heating A (with intermediate cooling and final cooling, characterized in In order to increase the ductility while maintaining the strength properties, in each cast iron cycle it is heated to 1070–1120 ° C and cooled to 750–850 C with holding at these temperatures for 1-3 min. 2.Способ по П.1, отлича ющ и и с   тем, что многократный нагрев и промежуточное охлаждение производ т со скоростью 10 -10 град/ми2. Method according to Claim 1, characterized by the fact that multiple heating and intermediate cooling are performed at a rate of 10 -10 degrees / m Таблица 2 table 2 3.Способ по пп.1 и 2, отличающийс  тем, .что окончательное охлаждение производ т со скоростью 10-10 град/мин. 3. Method according to claims 1 and 2, characterized in that the final cooling is performed at a speed of 10-10 degrees / min. 4.Способ по пп.1-3, о т л и чающийс  тем, что при окончательном охлаждении осуществл ют вьщержку при 200-700°С до заверше- ни  распада аустенита. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 460308, кл. С 21 D 5/04, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 460307, кл. С 21 D 5/04, 1973.4. The method according to claims 1 to 3, about tl, and the fact that upon final cooling is carried out at 200-700 ° C until the end of austenite decomposition. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 460308, cl. C 21 D 5/04, 1973. 2. USSR author's certificate No. 460307, cl. C 21 D 5/04, 1973.