Спосіб термічної обробки двошарових виливків високолегованого чавуну

Спосіб термічної обробки двошарових виливків з високолегованого чавуну, що включає дифе 3 ператур 1100...500°С і 5...20°С/год у температурному інтервалі 500...70 °С, після чого проводиться відпуск, в ході якого здійснюється нагрівання виливків зі швидкістю 15...30°С/год з технологічними ізотермічними витримками через кожні 180...220°С тривалістю 6...8 годин до температури 500..550°С, при якій проводять основну ізотермічну витримку тривалістю 4... 10 годин, після чого виливки охолоджують зі швидкістю 15...25°С/год до температури 190...200°С після першого циклу відпуску, і до 70°С після другого, а кількість циклів відпуску повинна бути не менше двох. Запропонований спосіб порівняно з прототипом враховує чинник масивності виробів і різницю коефіцієнтів об'ємного розширення біметалічних виливків при їх термічній обробці і дозволяє набувати необхідних властивостей, які пред'являються до матеріалу валків. Вказані значення параметрів термічної обробки істотно важливі. Швидкості охолоджування 40...60°С/год в інтервалі температур 1100...500°С і 5...20°С/год у температурному інтервалі 500...70°С отримані емпірично і дозволяють загальмувати розпад аустеніту в перлітовій області завдяки більшій швидкості охолоджування і реалізувати його в бейнітній. Отримана структура матриці чавуну представлена переважно бейнітом з невеликою кількістю трооститу і залишкового аустеніту. При швидкостях охолоджування вище вказаних можливе утворення тріщин в масивних виливках. Зменшення швидкостей охолоджування нижче вказаних приводить до отримання трооститної металевої матриці чавуну, знижуючи його твердість і стійкість проти спрацювання. Необхідність здійснення нагріву зі швидкістю 15...30°С/год обумовлена необхідністю забезпечення повільного підвищення температури і попередження появи значного рівня напруг, викликаного градієнтом температур між поверхнею і серцевиною масивних біметалічних виливків. Швидкість нагріву нижче 15°С/год істотно подовжує цикл термічної обробки, а вище 30°С/год підвищує вірогідність виникнення тріщин в перехідній зоні через зростаючий рівень термічних напруг. Проведення технологічних ізотермічних витримок в ході нагріву через кожні 180...220°С тривалістю 6...8 годин обумовлено необхідністю вирівнювання температур між поверхнею і серцевиною великих виливків з метою запобігання виникнення напруг у виробах. Скорочення температурного інтервалу між технологічними ізотермічними витримками і збільшення їх тривалості недоцільно зважаючи на необґрунтоване збільшення за часом циклу термічної обробки виливків. Збільшення температурного інтервалу між технологічними ізотермічними витримками та скорочення їх часу сприятиме підвищенню рівня термічної напруги і вірогідності утворення тріщин. В ході процесу відпуску при проведенні основних ізотермічних витримок в температурному інтервалі 500...550°С відбувається зменшення кількості залишкового аустеніту в робочому шарі валків, зниження рівня внутрішніх напруг, і, в деяких випадках, - підвищення твердості. Підвищення твер 90822 4 дості при відпуску обумовлене процесом вторинного тверднення, а саме виділенням вторинних спеціальних карбідів з аустеніту в ході його розпаду. Проведення відпуску при температурах нижче 500°С не приводить до помітного збільшення твердості і зниження кількості залишкового аустеніту за рахунок його стабільності, яка обумовлена високим рівнем легування. При температурах відпуску вище 550°С ефект вторинного тверднення зникає, оскільки разом з перетворенням аустеніту відбувається сфероїдизація і збільшення розмірів вторинних спеціальних карбідів, а також перехід від бейнітної структури металевої матриці до структур, подібних трооститу відпуску. Реалізація процесів вторинного тверднення також сприяє підвищенню теплостійкості матеріалу робочого шару валків. Проте основним завданням вказаного режиму термічної обробки є зниження напруг і отримання більш рівноважної структури крупних біметалічних виливків з білого високолегованого чавуну з невеликою кількістю залишкового аустеніту. Двократний відпуск сприяє повнішій реалізації процесу вторинного тверднення і розпаду аустеніту в порівнянні з одноразовим при однаковій сумарній тривалості ізотермічної витримки виливків при вказаній температурі в ході термічної обробки. Тривалість основних ізотермічних витримок виливків 4...10 годин при 500...550°С обумовлена протіканням дифузійних процесів і визначена емпірично залежно від початкової твердості і кількості залишкового аустеніту в чавуні. Скорочення тривалості витримки менше 4 годин не дозволяє в помітній мірі реалізувати розпад аустеніту і понизити рівень напруг у виливках. Збільшення часу витримки більше 10 годин затягує процес термічної обробки, що є економічно і технологічно недоцільним. Охолоджування виливків після відпуску зі швидкістю 15...25°С/год необхідно для запобігання появі напруг у валках, що вже відпущені. Охолоджування виливків зі швидкістю нижче вказаної приводить до недоцільного збільшення циклу термічної обробки; збільшення швидкості охолоджування вище 25°С/год сприяє повторному виникненню внутрішніх напруг в масивних біметалічних виливках. Приклад. Термічну обробку за запропонованим способом проводили на біметалічних виливках з високолегованого хромистого чавуну з твердістю в литому стані 74-76 HSd наступного хімічного складу, мас.%: С - 2,7...2,9% Si - 0,8...1,0% Μn - 0,8...1,0% Cr - 16,0...17,0% Ni - 1,2...1,4% Mo - 1,2...1,3% V - 0,4...0,5%. Залитий біметалічний виливок диференційовано охолоджували у ливарній формі з температури кристалізації до 70°С зі швидкістю 40...60°С/год в інтервалі температур 1100...500°С і 5...20°С в інтервалі 500...70°С. Охолоджений зазначеним способом виливок нагрівали зі швидкістю 20°С/год з технологічними 5 90822 ізотермічними витримками при 200 і 400°С по 8 годин кожна і витримували при 550°С 8 годин, після чого виливок охолоджували зі швидкістю 20°С/год до 200°С, робили технологічну ізотермічну витримку протягом 8 годин і починали повторний нагрів для реалізації другого циклу відпуску із зазначеними вище параметрами процесу. Охолоджування виливків після другого циклу відпуску проводили зі швидкістю 15°С/год до 70...80°С. Термооброблений виливок діставали з печі при 70...80°С і охолоджували на спокійному повітрі. Твердість виливка після термічної обробки склала 70...72 HSd, кількість залишкового аустені Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 ту знизилася з 17...22% до 5...8%, рівень залишкової напруги зменшився в 2,0...2,5 рази. Спосіб термічної обробки застосовується при виробництві двошарових відцентроволитих валків з робочим шаром з високолегованого хромистого чавуну на Лутугинському державному наукововиробничому валковому комбінаті (ЛДНВВК). Джерела інформації: 1. В.А. Основін, С.Д. Боюр та ін. Авторське свідоцтво СРСР №924122, С21D1/78, опубл. 30.04.82. у бюл. №16. 2. О.М. Вішнякова, Т.С. Скобло та ін. Авторське свідоцтво СРСР №1214769, С21D5/04, опубл. 20.02.1986 у бюл. №8. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601