Спосіб обробки білого чавуну

Реферат: Винахід належить до галузей металургії і машинобудування, зокрема - до способів обробки білого чавуну та пластичної деформації. Спосіб включає нагрівання білого чавуну до температури на 40-60 С нижче лінії солідуса та деформацію на 60-85 %, причому перед деформацією проводять двоступеневий відпал: спочатку до температури аустенітизації - 9501120 °C - з витримкою 2-5 годин, далі охолодження з піччю до температури перлітизації - 720650 °C - з витримкою 3-5 годин при даній температурі. Винахід забезпечує підвищення пластичності зливків білого чавуну масою більше 50 кг для проведення гарячого кування або прокатки на обтискних станах без виникнення тріщин. UA 109018 C2 (12) UA 109018 C2 UA 109018 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузей металургії і машинобудування, зокрема - до способів обробки білого чавуну та пластичної деформації, і може бути використаний для підвищення технологічної пластичності при виготовленні зносостійких виробів. Відомий спосіб обробки білого чавуну, що включає гарячу пластичну деформацію при температурі АС3+(80-150 °C), далі після підстужування при АС3-(60-100 °C) з сумарним обтисненням 30-60 %, охолодження на повітрі та відпал для спрощення способу зменшення карбідної сітки (див. авторське свідоцтво СРСР № 1011707, С21D 8/00, 9/22, 1983). До причин, що перешкоджають досягненню зазначеного нижче технологічного результату при використанні відомого способу є те, що у відомому способі гаряча пластична деформація білого чавуну без попередньої спеціальної обробки може призвести до руйнування чавунних заготівок через низьку пластичність білих чавунів, які маюсь у литій структурі евтектичну сітку, що складається з ледебуритних колоній. Тому, без спеціальної попередньої підготовки структури чавуна, що призводить до порушення монолітності евтектичних карбідів його обробка тиском при звичайних схемах навантаження неможлива. Також відомий спосіб обробки білого високолегованого чавуну, що включає аустенітизацію при температурі 1160-1190 °C, охолодження, механічну обробку та відпуск при температурі 540560 °C. Охолодження чавуну, що містить 12 мас. % хрому проводять на повітрі, а чавуну, що містить менше 12 мас. %, - під струменем стисненого повітря (див. Авторське свідоцтво СРСР № 1214769, С21D 5/04 1986). Недоліком даного способу обробки є нагрів до температури аустенітизації вище 1150 °C. При таких температурах в білих економно легованих ледебуритних чавунах відбувається розвиток процесів коалесценції карбідних фаз, що призводить до утворення більш грубої структури. Крім того, може простежуватись оплавлення евтектичної складової, що є вкрай небажано з точки зору технологічної пластичності сплаву. Найбільш близьким способом того ж призначення до заявленого винаходу за сукупністю ознак є спосіб обробки білого чавуну, суть якого полягає в нагріванні до температури на 4060 °C нижче лінії солідуса та деформацію, що з метою підвищення технологічної пластичності проводять в два етапи, при цьому попередню деформацію здійснюють зі ступенем 5-15 % після витримки. Після чого проводять підігрів до первісної температури, додаткову витримку протягом 3-7 годин та остаточну деформацію (див. авторське свідоцтво СРСР № 1046302 кл. С21D 5/04, 1976 - прийнятий за найближчий аналог). До причин, що перешкоджають досягненню зазначеного нижче технологічного результату при використанні відомого способу, прийнятого за найближчий аналог, відноситься те, що у відомому способі виникає небезпека руйнування чавунних заготовок на перших етапах попередньої деформації, так як в процесі нагріву під пластичну деформацію фазові перетворення, що викликають порушення монолітності сітки евтектичного цементиту за рахунок виділення більш стабільних карбідів або за рахунок утворення субзеренних меж, відбутися не встигають. В основу винаходу поставлена задача створення такого способу обробки білого чавуну, який забезпечить підвищення технологічної його пластичності до рівня достатнього для проведення гарячого кування або прокатки на обтискних станах в промислових умовах зливків масою більше 50 кг. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в зазначеному способі обробки білого чавуну, що включає нагрів до температури на 40-60 °C нижче лінії солідуса, гарячу деформацію на 60-85 %, згідно з винаходом, відрізняється тим, що перед деформацією проводять двоступеневий відпал: спочатку до температури аустенітизації - 950-1120 °C - з витримкою 2-5 годин, далі охолодження з піччю до температури перлітизації - 720-650 °C - з витримкою 3-5 годин при даній температурі. Технічним результатом можна вважати виникнення карбідного перетворення, що включає структуризацію та розпад цементиту на аустеніт та дрібнодисперсні спеціальні карбіди, що порушує монолітність карбідної сітки. Такі структурні перетворення сприяють підвищенню пластичності чавуну і дозволяють отримувати якісні поковки будь-якого діаметра без виникнення тріщин. При використанні такого способу під час 2-5 год. витримки попереднього відпалу при температурі 950-1120 °C в карбіді заліза, легованому карбідоутворюючими елементами, встигає відбутися карбідне перетворення, у результаті якого цементит частково розпадається на більш стабільні карбіди та аустеніт. Утворення нових міжфазних меж у крихкому карбіді заліза полегшує його подрібнення під час деформування. Крім того, при другій ізотермічній витримці при температурі 720-680 °C відбувається евтектоїдний розпад з утворенням грубопластичного перліту. Саме така структура при повторній аустенітизації забезпечує найбільш суттєвий фазовий наклеп, який сприяє підвищенню дефектності евтектичного цементиту, що, в свою 1 UA 109018 C2 5 10 чергу, сприяє розвитку карбідного перетворення під час пластичного деформування. Завдяки цим структурним і фазовим перетворенням суттєво підвищується пластичність білого чавуну. Загальними ознаками заявленого способу з відомим є нагрівання до температури 40-60 °C нижче лінії солідуса та гаряча деформація, що забезпечує підвищення пластичності. Відмінні ознаки вказані вище. Приклад 1. Виливки складу, мас. %: 3,01 - С, 1,80-V, 1,88 - Сr, 0,32-Si, 0,28 - Μn, 0,032-S, 0,05-P, завантажували в піч, попередньо нагріту до температури 1110 °C, та витримували протягом 2,3 та 5 годин. Потім злитки охолоджували разом з піччю до температури 700 °C та проводили витримку протягом 3,4 та 5 годин. Після чого виливки охолоджували на повітрі та проводили гарячу деформацію при первісній температурі (1110 °C) на 60-85 %. Властивості білого чавуну, обробленого заявленим способом та за способом найближчого аналога, та також результати випробувань на гаряче кручення наведені в таблиці. Розроблений спосіб обробки білого чавуну дозволяє отримувати вироби шляхом пластичної деформації білого чавуну без руйнування чавунних заготовок на всіх етапах деформації. 15 Таблиця Чавун Підвищення Число обертів до технологічної руйнування при Відносне Відносне пластичності різноманітних σв σт, KCU, Твердість, подовження, стиснення, відносно температурах 2 МПа МПа кДж/м НРС % % способу за деформації, °C найб. 1000 1050 аналогом Деформований чавун за 370 заявленим способом Деформований чавун за способом 310 найближчого аналога 6,6 4,5 5,5 зо 6,0 27 32 63 3,3 5,5 32 54 2,7 3,6 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 Спосіб обробки білого чавуну, що включає його нагрівання до температури на 40-60 °C нижче лінії солідуса та деформацію на 60-85 %, який відрізняється тим, що перед деформацією проводять двоступеневий відпал: спочатку нагрівання до температури аустенітизації - 9501120 °C - з витримкою протягом 2-5 годин, далі охолодження з піччю до температури перлітизації - 700-650 °C - витримкою 3-5 годин при даній температурі. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2