Способ отжига черно-сердечного ковкого чугуна Советский патент 1944 года по МПК C21D5/00 C21D1/78 

Обычный отжиг ковкого чугуна по американскому способу происходит в две стадии. При первой стадии отжига, ведущегося в области высоких температур (950-970°), происходит разложение первичного цементита и цементита, являющегося составляющей ледебурита. При вторичной стадии отжига, происходящего при медленном охлаждении чугуна до температур ниже Аг, происходит постепенное выделение графита из твердого раствора железа. При этом полный процесс заверщается за довольно длительный срок порядка 70-100 час.

Разработан ряд методов, значительно сокращающих общее время отжига. Эти методы, главным образом, базируются на повыщенной температуре ведения первой стадии граф,итизации (порядка 1000°), ускоряющей распад цементита, и ступенчатом охлаждении при второй стадии с точной регулировкой температуры и времени выдержки на каждой ступени. При этом способе в электрических печах небольщой емкости можно точно регулировать температуру и достигать быстрого спада температуры при ступенчатом охлаждении во вторую стадию процесса; отжиг по времени сокращается до 48-50 час.

Способ основан на том известном принципе, что графитизация белого чугуна значительно, ускоряется с увеличением числа центров кристаллизации графита.

Известно, что повыщение способности чугуна графитизироваться можно достигнуть предварительной его закалкой. При закалке, благодаря быстрому охлаждению, в чугуне создаются больщие внутренние напряжения, способствующие образованию большого числа центров кристаллизации графита. Устойчивость цементита при этом резко снижается и при последующем отжиге возможно в несколько раз сократить время, необходимое для полного распада цементита при первой и второй стадиях графитизации.

Предлагаемый способ отличается тем, что закалку производят с температуры 950° в воду или масло, нагревают закаленный металл до 950-

№ 62921- 2 -

960° и после выдержки при этой температуре от 2 до 4 час охлаждают со скоростью от 5 до 10° в 1 час до 700° и затем дают остывать вместе с печью.

Опыты по настоящему способу производились на разрывных стандартных образцах плавки, имеющей следующий химический состав (в%):

Углерод2,28

Кремний1,32

Марганец0,42

Сера 0,109

Фосфор0,154

Хром . . ........0,051

Предварительно перед отжигом, с целью создания центров графитизации, ускоряющих распад цементита при последующем отжиге, образцы были подвергнуты закалке. При этом одна группа образцов подвергалась нагреванию в нефтяной печи до 950° с вьщержкой при этой температуре 30 мин и последующей закалке в масле. Вторую группу образцов нагревали в нефтяной печи до 950° с выдержкой 30 мин и подвергая закалке в воде при температуре 30-40°.

После закалки в масле и воде образцы проходили отжиг по следующим трем вариантам.

1-й вариант.

Нагревдо 950-960° с выдержкой 1,5 час.

Охлаждениедо 760°„ 2 час.

rw,, ,,

I J.

,, ,, /ии ,, Z ,,

Далее охлаждение вместе с печью. 2-й вариант

Нагревдо 950-960° с выдержкой при 950-960° 3 час.

Охлаждениедо 760°„„760° 2 ,,

„ 740°„,,740° 2 „

„ 720°„„720° 3 „

700°700° 4

,,,, t ,,,,t VJU -t ,,

Далее охлаждение вместе с печью. 3-й вариант.

Нагревдо 950-960° с выдержкой при 950-960° 4 час.

Охлаждениедо 760°„„760° 2 ,,

„ 740°„„740° 2 ,,

„ 720°„„720° 4 „

700°700° 4

,,,,i VJVJ,,,,i ,,

Далее охлаждение вместе с печью.

После отжига образцы обрабатывались пескоструйным аппаратом, а на головках образцов была замерена твердость по Бринеллю. Далее образцы подвергались механическим испытаниям на разрыв и анализу микроструктуры, в зависимости от примененного варианта отжига и среды охлаждения при закалке.

Механические свойства чугуна, прощедшие предварительную закалку в масле и последующий отжиг по режиму, указанному в третьем варианте, оказались вполне удовлетворительными, как по показателям

740°2

79П°9

700°9

прочности, так и по величине удлинения. Все образцы имели нормальный черносердечный излом.

Образцы, предварительно закаленные в воде после отжига по режиму, указанному в третьем варианте, по прочности были вполне удовлетворительными, однако удлинение этих образцов ниже, чем образцов, прошедших такой же отжиг, но предварительно закаленных в масле.

Понижение показателя удлинения образцов, предварительно закаленных в воде, следует объяснить формой выделения графита.

В образцах предварительно закаленных в воде, как это видно из рассмотрения микроструктур, углерод отжига выделен в форме очень мелких включений, пронизываюш,их основное ферритное поле. Вследствие большой дисперсности выделений графита относительная плош:адь, занимаемая графитом, в данном случае значительно больше, чем плош.адь, занимаемая графитом, когда он находится в виде массивных выделений. Поэтому, в случае дисперсного выделения графита, последний в большой степени ослабляет основную ферритовую массу ковкого чугуна после отжига, чем, по-видимому, и нужно объяснить более низкие показатели удлинения образцов, предварительно закаленных в воде, по сравнению с образцами, закаленными в масле.

Предлагаемый способ при проверке в производственных условиях дал вполне удовлетворительные результаты.

Предмет изобретения

Способ отжига черносердечного ковкого чугуна с предварительной его закалкой, отличаюшийся тем, что закалку производят с температуры 950° в воде в масле, нагревают закаленный металл до 950-960° и, после выдержки при этой температуре от 2 до 4 час, охлаждают до 700° со скоростью от 5 до 10° в 1 час и затем дают остывать вместе с печью.

№ 62921