SU865917A1 - Способ изготовлени отливок из чугуна с шаровидным графитом - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ЧУГУНА

С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ

I

Изобретение относитс  к металлургии чугуна, в частности к способам изготовлени  отливок из чугуна с шаровищоым графитом, обладающих повышенньгм сопротивлением хрупкому разрушению.

Известны способы изготовлени  отливок из нелегированных чугуиов с шароввдным графитом, включающим расплавление шихтовых: материалов, перегрев, сфероидизирующую и графитизирующую обработку , заливку форм и термообработку, как правило, двухстадийную. Эти способы обеспечивают получение высокого относительного удлинени  (cf ) и ударной в зко ,сти (su ), необходимых дл  применени  в услови х работы под давлением корпусных деталей энергетического и др. оборудовани , и направлены на получение гомогенной ферритрой структуры металлической основы ш.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемой цели  вл етс  способ изготовлени  отливок из чугуна с шаровидным графитом и способ их термообработки , состо щий из выбора и подготовки шихтовых материалов с низким содержанием фосфора (менее 0,12%) и марганца (менее 0,6%), расплавлени  шихтовых материалов и перегрева расплава, обработки расплава сфероидизируюшими присадками на основе магни  и его сплавов, обработки расплава графитизирующими модификаторами , как правило, совместно с флюсами , и удалени  шлака, разливки металла по формаМд кристаллизации и охлаждени  отливок J2J. ,

Термообработка состоит из двух стадий и включает:

1.Двухступенчатый отжиг в стационарном тепловом поле дл  разложени  оементита и ферритизааин металлической основы 1ФИ температурах Ао+1С/Ь и соответственно. Врем  выдержки .ют дрстаточньш one завершевк  оботос гцюцессов - 2-6 ч.

2.Низкотемпературный отжИг в ста, ционарном тепловом поле дл  Сн ти  }цш р жений в сложных детал х, приъ ен емый как после выбивки, так и охлаждени  на воздухе после термообработки, Недостатком известных способов изготовлени  стали из чугуна с шаровидным графитом  вл етс  то, что, несмотр  на высокий уровень относительного удлинени , основной показатель механики линейного разрушени  Ь чугуна остаетс  низким и не превышает 1ОО кгс/мм. При этом Kjjj слабо зависит от неправильности ишровидной формы графита, структуры металлической основы и механических свойств. Вместе с тем эта характеристика  вл етс  главной при определении эксплуатационной надежности и долговечности работы детали, так как она характеризует ее работоспособность при наличии дефектов (раковин, трещин и др.), скорость их роста и допустимые размеры. Цель изобруетени  - повышение сопротивлени  хрупкому разрушению. Цель достигаетс  тем, что согласно способу отливок из чугуна с шаровидным графитом, заключаюшийс  в расплавлени  шихтовых материалов содержащих О,ОО5- О,05% фосфора, перегрев расплава, вводе сфероидизаторов и графитизаторов в ковш при выпуске в него расплава, залив ке форм, в расплав перед выпуском из печи ввод т легирующие аустенитообразую ише элементы, при выпуске в ковш перед вводом сфероидизаторов раскисл ют силикокальцием 0,5-1,5% от веса металла и алюминием 1,0-1,5 суммы содержани  хрома и молибдена в чугуне, при этом расплав ремодифицируют периевыми РЗМ. В качестве аустенитообразующкх легИ рующих элементов в расплав ввод т Hi , Си . Мо, С( , в следующем количестве, в % от веса расплава: 0,5-2,0 Ni Си 0,3-1,5 МоО.О5-О.15 ,03-О,40 Цериевые РЗМ ввод т в количестве О,ОЗ-О,О5% от веса расплава. Кроме того, согласно способу термообработки отливок из чугуна с шаровидны графитом, включающему графитизируюпщй отжиг при теш1ературе в тече ие 2-4 ч и ферритизирующий отжиг при температуре в течение 3-6 ч, после ферритизируюшего отжига провод т дополнительный нагрев со скоростью 2- 5 град/мин до температуры С, выдерживают при этой температуре в течение 0,2-2 ч, охлаждают на воздухе до температуры - (1О-2О С), а затем охлажлакгг со скоростью ЗО-60О гр)а /м Дополнительный нагрев ведут от 1 до раз. Дл  деталей сложной конфигурации доолнительно провод т отпуск в течение -6 ч при 2 80-300 С. Легирование чугуна аустенитообразуюими элементами в указанных количестах производ т дл  понижени  устойчивоси феррита при термообработке и облегчеии выделени  новой фазы при рекристализационной термообработке. Увеличение оличества легирующих элементов выше указанных пределов способствует образованию бейнито-перлитных структур и снижению сопротивлени  хрупкому разрушению . Раскисление расплава чугуна при выпуске в ковш силикокальцием в количестве О,5-1,5% способствует удалению из расплава кислорода и серы, увеличению продолжительности сфероидизирующего эффекта, измельчению графита и перераспределению фосфора в структуре чугуна. Введение силикокальпи  в количестве, меньшем 0,5%, не обеспечивает получе-. ни  указанных эффектов, а количество, большее 1,5% способствует насыщению чугуна кремнием и затрудн ет процесс получени  качественных деталей. Введение в расплав при выпуске в ковш алюмини  в количестве 1,0-1,5 суммы содержани  хрома и молибдена преп тствует образованию цементита, снижает его устойчивость при отжиге, способству  переходу этих элементов в твердый раствор, снижа  тем самым его устойчивость при последующем рекристаллизационном отжиге, и способству  выделению новой фазы, обогащенной хромом и молибденом. Большие присадки алюмини  привод т к образованию литейных дефектов , меньшие не обеспечивают, при наличии в чугуне хрома, полной графитизации в процессе кристаллизации и отжига. Ремодифиаироваиие аериевыми РЗМ необходимо дл  нейтрализации охрупчнвающего вли ни  на феррит микрохфимвсей поверхностно-активных цветных металлов: мышь5Ша, висмута, сурьмы и др. и стабилизации сфероидизирующего действи  магни . Присадки РЗМ в больших количествах .дривод т к затруднению графитнзации в процессе кристаллизации и термообработки , а в менышос необеспечивают нейтрализацию вредных примесей. В способе термообработки температура нагрева, продолжительность выдержки , скорость нагрева и охлаждени , как и число нагревов и охлаждений, завис т от состава чугуна и устанавливаютс  но дилатометрическим кривым нагрева и охлаждени , а также в зависимости от мас сы и конструкции деталей. Отклонение от указанных температурных , временных и скоростных рюжимов термообработки приводит к по влению пе лито-мартенситных структур или не обеспечивает выпадение новой фазы, что в обоих случа х приводит к снижению сопротивлени  хрупкому разрушению. При охлаждении сложных разностенны деталей при быстром охлаждении тонких частей возможно получение больших остаточных напр жений, дл  сн ти  которы целесообразно проводить низкотемператур ный отпуск при 280-3 . При реализапии способа плавку проводили в печи ИЧТ на шихтовых материалах , состо щих из ПВК-3, содержащими 0,14% Р и 0,11% MVi , и стальной высе ки. После расплавлени  чугуна в печь при садили 1,3% N-i, 0,6% Си и О,1% Мо. Со держание хрома определ лось присутствием его в шихтовых материалах. При выпуске из печи металл обрабатывали 0,8% Са 5i , 0,3% АК , что составл ло величину, в 1,5 раза превышаю щую сумму содержани  Су и Мо в чугуне , и 0,03% мишметалла. После удалени  шлака расплав модифицировали магнием в количестве 0,25%, затем модифицировали вторично Fe5i в количестве 0,5% и .разливалиПО формам. Отлитые заготовки термообрабатывали по режиму: нагрев в течение 5 ч до , выдержка 4 ч, схклаждение с печью до 75О С, вьщержка 4 ч и охлаждение с печью, далее трехкратна  рекристаллизационна  термообработка по режиму: нагрев с печью до 75О С, выдержка 1 ч, охлаждение на воздухе до 650 С и последующее охлаждение со скоростью 60 град/мин Исследование структуры и свойств полученного чугуна с ша ювидньгел графитом состава,%:СЗ,08; Si 2,2; Ми 0;25ГР 0,007;вО,ООЗГр. О,1О;); Нл 1,3;Ох 0,6;Мо О, О,15,15, показало, что , не с гЛЙа сь по езс(йическим свойствам ( ЗЪ , Ja , , НВ) от обычного ферритового чугуна, полученного обычным способом, он характеризуетс  в 1,5 раза более дисперсными включени ми графита, особым строением межзеренных границ, при этом в составе фаз выдел ющихс  по границам зерен, наблюдаетс  повышенное на 2О% содержание аустенитообразующнх элементов (,, О, Си , Мо) и на 2О% меньшее содержание крегдни , в сравнении с основной металлической матрицей - гЬерритом. В результате указанных изменений в структуре в 1О раз уменьшилась скорость роста трещины, приблизив чугун по этому показателю в кованой роторной стали 25ХНЗМФА. Коэффициент интенсивности напр жений, характеризующий сопротивление распространению трещин, BO3fэс в 3,5-4 раза,, достигнув 350 кгс/мм . Ожидаемый экономический эффект226 т.руб. в год.

Claims (5)

1. Формула изобретени  1. Способ изготовлени  отливок из чугуна с шаровидным графитом, заключающийс  в расплавлении шихтовых материалов содержащих О,ОО5-О,О5% фосфора, перегреве расплава, вводе сфероидизаторов и графитизаторов в ковш при выпуске в него расплава и заливке форм, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  сопротивлени  хрупкому разрушению , в равплав перед выпуском из печи ввод т легирующие аустенитообразующие элементы, при выпуске в ковш перед вводом сфероидизаторов раскисл ют силикокальцием 0,5-1,5% от веса металла и алюминием 1,О-1,5 суммы содержани  хрома и молибдена в чугуне, при этом расплав ремодифицируют первыми РЗМ.
2. 2.Способ по п. 1, отличающий с   тем, что в качестве аустенито образующих элементов в расплав ввод т никель, медь, молибден и хром в следующем количестве, в % от веса расплава: Никель0,5-2,0 МедьО,3-1,5 Молибден0,05-0,15 Хром0,ОЗ-О,4О
3. 3.Способ по п. 1, отличаюий с   тем, что цериевые РЗМ вво т в количестве 0,ОЗ-О,О5% от веса асплава.
4. 4.Способ термообработкиотливок иэ угуна с шаровидным графитом, включащий графитизирующий отжиг при темпеатуре Acu+lcPc в течение 2-4 ч и феритизирукшшй отжиг при температуре О +10РС в течение 3-6 часов отичающийс  тем, что, с целью овышени  сопротивлени  хрупкому раэру ению, после ферритизируюшего отжига ровод т дополнительный напрев со скоостью 2-5 град/мин до температуры.

   7 8659178

   ACjtlO C, выдерживают при этой темпе-Источники информации,

   ратуре в течение 0,2-2 ч, охлаждают наприн тые во внимание при экспертизе воздухе до температуры Ah (1О-2СГС),

   а затем охлаждают со скоростью ЗО-1. Ващенко К. И., Софрони Л. Магни600 град/мин.5 евый чугун. Машгиз, 1960, с. 2О7-21О.
5. 5. Способ по п. 4, о т л и ч а ю -2. Цьшин И. О, Высокопрочный чущ и и с   тем, что дополнительный на1 -гун с шаровидным графитом. М., 1958,

   рев ведут от 1 до 5 раз.с. 51.