Способ термической обработкичугуННОй дРОби Советский патент 1981 года по МПК C21D5/04 

Изобретение относится к термической обработке изделий, в частности чугунной дроби, применяющейся в различных отраслях промышленности в качестве абразивного ма.териала при дробеметной очистке. В зависимости от назначения дробе метной обработки необходима дробь с определенным сочетанием прочностных и пластических характеристик. Требуемый комплекс механических свойств достигается не только оптимальным химическим составом, но и рациональным режимом термической обработки. Широко применяется для дробеметной очистки чугунная дробь без термической обработки. Основным недостатком чугунной литой дроби является повышенная хрупкость. Твердость литой дроби составляет 60-62 ед. HRC. Микрострук тура дроби представляет собой закаленный доэвтектический или эвтектический чугун с первичными карбидами в процессе эксплуатации дробь раска лывается на части, острые углы которых существенно интенсифицируют изн рабочих органов дробеметных машин, значительная часть дроби превращает ся в пыль и не используется в проце се очистки. В то же время для очистки большинства изделий необходимо и достаточно, чтобы твердость дроби была на уровне 38-45 HRC. Для получения такой твердости используется термическая обработка литой чугунной дроби. Известен способ термообработки дроби, повышающий сроки службы как дроби, так и быстрфизнашивающихся деталей на 25%, заключающийся в том, что дробь в . стальных коробах.емкостью до 2,5 т загружается в печь, нагревается до 750-800°С между коробами, выдерживается .чри этой температуре в течение 3 ч, охлаждается с печью в течение 1 ч, а затем на воздухе. Общая длительность цикла составляет 12-14 ч II. Недостатком известного способа является технологическая сложность термообработк-и значительных объемов дроби, во-первых, и относительно низкая стойкость дроби, во-вторых. В результате неравномерности прогрева дробомассы структурные изменения в дроби, находящейся в разных условиях, например., в центре и на периферии короба, будут различными. В центральной части микроструктура дроби может представить собой мартенсит и цементит или продукты распада артенсита, например сорбит, и неастБОрившиеся карбиды, а микрострукура дроби периферийных областей еррит или смесь феррита, перлитаi и графит.

Неоднородность структуры всего объема дроби обусловливает различные ее свойства, как-то: твердость, хрупкость, эксплуатационную стойкость. Так, в центральной части короба дробь остается хрупкой и твердой. В то же время твердость и пластичность дроби периферийных областей, находящейся наиболее .продолжительный период под воздействием высокой температуры и превращения в которой (превращение мартенсита, растворение карбидов к выделение графита) протекали наиболее полно, могут снизиться до уровня, недостаточного для получения эффекта очистки.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости дроби.

Поставленная цель достигается ускорением теплопередачи во внутренние области короба и созданием на поверхности дробинок вязкого обезуглероженного слоя при достаточно твердой и прочнойсердцевине.Для этого перед загрузкой дроби в короб в нем устанавливают металлические стержни на высоту засыпаемой дроби, а загрузку дробью производят совместно с селитрой, составляющей 0,1-0,3% от веса дроби.

Количество стержней определяется из расчета один стержень на (0,2 х 0,2) м дна короба. Использование одного стержня на большей площади неэффективно, на меньшей усложняет технологию. Количество селитры берется из расчета 0,1-0,3% от веса обрабатываемой дроби. При меньшем количестве засыпаемой селитры толщина обезуглероженного (ферритного) слоя на дроби оказывается недостаточной для предотвращения хрупкого разрушения дроби. При большем количестве селитры толщина буферного слоя на дроби значительно увеличивается. Соответственно ухудшается эффект очистки. Короба закрывают крышкой, которую обмазывают глиной. Нагрев дроби производят до С. Выдержка при указанной температуре составляет 1-4 ч в зависимости от емкости тары.

Выдержка составляет 3 ч для коро бов емкостью в 2,5-3 т. При достиже- НИИ печью температуры разложения селитры (380°и 408° С. соответственно для натриевой и калиевой селитры) она полностью разлагается с выделением кислорода. Поскольку скорость повышения температуры от 300 до 600°С значительно меньше скорости

разложения селитры, самовозгорание и взрыв последней исключается. Разложение селитры идет по,, реакции

2 NaNO - 2 - O,j Выделяющийся кислород взаимодействует с углеродом дроби, в результате чего на .ловерхности дробинок появляеэ гЯ обезуглероженный слой, представляющий собой феррит. Толщин обезуглероженного слоя составляет 0,1-0,2 мм. Микроструктура сердцевин дробинок после термообработки представляет собой сорбит и цементит с твердостью НЕС 38-45. Вязкий ферритный слой на поверхности дробинок играет роль буфера при ударе их об очищаемую поверхность и препятствуе раскалыванию дроби, что влечет за собой повьпление эксплуатационной стойкости дроби. Стержни обеспечивают равномерный прогрев всей дробомассы и соответственно однородность структуры дроби по всему объему короба.

Предлагаемый способ термической обработки чугунной литой дроби опробован в заводских условиях. В короба емкостью 3 т устанавливают 6 стальных стержней диаметром 20 мм засыпают 3 т чугунной литой дроби, равномерно распределив по объему 2,4 кг натриевой селитры с температрой разложения . Короба закрывают крышками и обмазывают их глиной.

После термообработки срок службы дроби повысился в два раза: если нетермообработанная дробь выдерживает 5 циклов, то термообработанная 10 циклов. Соответственно в 2 раза сократится годовой расход дроби: с 600 т до 300 т на трех линиях дробеметной очистки. В связи со снижением твердости дроби в результате термообработки вдвое повышается срок службы быстроизнашивающихся деталей дробеметных установок. Если стойкость дробеметных лопаток при использовании нетермообработанной --1угунной литой дроби составляет 24 ч, то использование термообработаннЪй Дроби повышает его до 48 ч.

Формула изобретения

Способ термической обработки чугунной дррби, преимущественно для дробеметной очистки, включающий загрузку в короб, нагрев до 750-800°С, вьщерж«у 1-4 ч и охлаждение печью, отличаю1цийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости, перед загрузкой дроби в короб в нем устанавливают металлические стержни на высоту эасьшаемой дроби, а загрузку дроби производят совместно с селитрой, составляющей 0,1-0,3% от веса дроби. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Литейное производство, 1977, 12, с. 29.