Спосіб виробництва білого чавуну, що деформується.
Винахід відноситься до чорної металургії. Сутність винаходу полягає в тому, що розплав, в який введені карбідоутворюючі елементи, розчинні в цементиті, вибрані з групи: Mo, Cr, Mn, W, V, Ti, Nb, Ta, Zr, Hf, U, додатково вводять один або більше елементів групи Ni O, 3 10 мас. Si 0,2-1,5 мас. Al 0,05-0,5 мас. потім отримують злиток, проводять відпал, далі нагрівання до температури гарячої деформації та пластичну деформацію, охолодження, далі додатково проводять нагрівання до температури на 80 400°З нижче температури солідус і здійснюють пластичну деформацію з подальшим охолодженням. 2 табл.
Винахід відноситься до чорної металургії, а більш конкретно до способу виробництва білого чавуну, що деформується.
Винахід може бути використаний при отриманні виробів з білого чавуну методом пластичної деформації.
Найбільш ефективно винахід може бути використаний для виробництва виробів, що вимагають виготовлення великих ступенів обтиснення, наприклад листів товщиною до 2 мм, дроту діаметром до 2 мм тощо.
Литий білий чавун, легований карбідоутворюючими елементами, має високу твердість і зносостійкість, проте має низькі механічні властивості та втомну міцність. У промислових умовах пластична деформація білого чавуну утруднена внаслідок його низької пластичності, що з наявністю у структурі евтектики, що утворюється з урахуванням тендітної карбідної фази.
Відомий спосіб виробництва білого чавуну, що деформується, що містить 2,0-3,7 мас. вуглецю, що включає легування розплаву чавуну карбидообразующими елементами, розчинними в цементиті, отримання злитка, його відпал, нагрівання та пластичну деформацію з подальшим охолодженням деформованого зливка.
Зазначений спосіб дозволяє деформувати білий чавун на обтискних станах, проте в результаті зазначеної пластичної деформації не може бути досягнутий необхідний рівень пластичності для прокатки чавуну з великими ступенями обтиснення на сортових та листових станах, що не дає можливості отримувати вироби малих товщин і діаметрів, такі як лист товщиною до 2 мм та дріт діаметром до 2 мм.
Метою винаходу є підвищення пластичних властивостей білого чавуну.
Це досягається тим, що в способі виробництва білого чавуну, що деформується, містить 2,0-3,7 мас. вуглецю, що включає легування розплаву чавуну карбідоутворюючими елементами, розчинними в цементиті, вибраними з групи Mn, Cr, Mo, W, V, Ti, Ni, Ta, Zr, Hf, U, взятими окремо або в поєднанні в кількості, що забезпечує можливість виділення карбідів цих елементів з цементиту, отримання зливка, відпал отриманого зливка, його нагрівання і пластичну деформацію з подальшим охолодженням деформованого злитка, згідно винаходу одночасно з легуванням зазначеними елементами в розплав вводять Ni, Si, Al, взяті нарізно або в поєднанні в кількості: Ni 0, 3-10,0 мас. Si 0,2-1,5 мас. Al 0,05-0,5 мас. при цьому після охолодження деформованого зливка його знову нагрівають до температури на 80-400 про С нижче температури солідус і здійснюють його пластичну деформацію з подальшим охолодженням.
Введення Ni, Si, Al збільшує щільність вільних від виділення спеціальних карбідів дислокацій і цим сприяє здійсненню полігонізації та рекристалізації в цементиті. Це призводить до підвищення пластичності попередньо деформованого чавуну, тому що на цій стадії відбувається розподіл цементиту шляхом зсуву по межах зерен та субзерен, тобто. стає можливим проведеннянаступної пластичної деформації раніше деформованого зливка до великих ступенів обтиснення.
Ni, введений у розплав у зазначених кількостях, витісняє карбідоутворюючі елементи з твердого розчину цементит, збільшуючи їх ефективну концентрацію в цементиті. Тим самим розпад цементиту при випаленні та подальшій деформації полегшується. Пластичність білого чавуну значно підвищується.
При вмісті Ni менше 0,3 мас. у сплаві його вплив на карбідне перетворення стає невідчутним, і приріст пластичності незначний.
Вміст Ni більше 10 мас. призводить до утворення графіту в чавуні при пластичній деформації та зниження його пластичності.
Легування кремнієм у зазначених межах підвищує активність вуглецю в чавуні та прискорює утворення спеціальних карбідів у цементиті. Пластичність білого чавуну у своїй значно підвищується.
При вмісті Si менше 0,2 мас. вказаний вище ефект невідчутний, а при вмісті Si більше 1,5 мас. знижується пластичність металевої основи чавуну, і загальна пластичність білого чавуну перестає зростати.
Введення Al у зазначених межах сприяє посиленню напруги на кордоні металева заснована цементит. Це полегшує генерацію дислокацій у цементиті та зародження спеціальних карбідів у ньому. Наслідком є підвищення пластичності білого чавуну.
При вмісті Al менше 0,05 мас. вказаний ефект непомітний.
Нагрів деформованого зливка до температури на 80-400 про З нижче температури солідус готує структуру білого чавуну до пластичної деформації раніше деформованого зливка, що призводить до утворення в його структурі дрібних карбідів, диспергованих у металевій основі. Це забезпечує деформованому чавуну високі міцність іпластичність.
При нагріванні білого чавуну перед пластичною деформацією до температури нижче за температуру солідус більш ніж на 400 про С у структурі чавуну в ході деформації утворюється мікронесплошность, що знижує його міцність і пластичність. У білому чавуні, нагрітому вище за температуру солідус більше ніж на 80 про С, внаслідок розігріву при пластичній деформації виникають локальні ділянки оплавлення, внаслідок чого пластичність знижується.
Таким чином, пропонований спосіб характеризується суттєвими відмінностями та новизною, що полягають у певному підборі та регламентації легуючих елементів, які у поєднанні із зазначеними додатковими технологічними операціями дозволяють значно підвищити пластичні властивості чавуну, внаслідок чого стає можливим виготовляти з нього вироби, що вимагають при виробництві великих ступенів. обтискання, наприклад лист товщиною до 2 мм, дріт діаметром до 2 мм.
Пропонований спосіб здійснюють наступним чином.
В індукційній печі виробляють розплав чавуну, що містить 2,0-3,7 мас. вуглецю.
У розплав вводять легуючі карбідоутворюючі елементи, розчинні в цементиті, вибрані групи Mn, Cr, Mo, W, V, Ti, Nb, Ta, Zr, Hf, U, взяті порізно або в поєднанні в кількості, що забезпечує можливість виділення карбідів цих елементів із цементиту.
Одночасно в розплав вводять Ni, Si, Al, взяті порізно або в поєднанні кількості: Ni 0,3-10,0 мас. Si 0,2-1,5 мас. Al 0,05-0,5 мас.
Витримують легований розплав протягом 15 хв для повного засвоєння елементів, що легують, потім розливають у виливниці для отримання злитків. Отримані зливки вагою 25 кг відпалюють за режимом 950 про протягом 2 год і повільно охолоджують для перлітизації аустеніту. Цю операцію можнаповторити багаторазово для кращої підготовки структури чавуну до пластичної деформації. Потім зливки нагрівають до температури на 80-400 про З нижче температури солідус і витримують протягом 30-120 хв для зменшення напруги в деформованому зливку.
Потім здійснюють пластичну деформацію нагрітого до зазначеної температури деформованого зливка будь-яким відомим способом, у тому числі і на швидкісних станах, і охолоджують його.
Приміри 1-5.
Спосіб здійснювали в технологічній послідовності, аналогічній описаній раніше.
Кількість введеного Ni, Si, Al, хімічний склад одержуваних злитків, режими технологічних операцій способу наведені в табл.1.
З отриманого зливка виготовляли зразки, які зазнавали розтягування.
Результати випробувань, що наочно характеризують рівень пластичності отриманого в результаті реалізації запропонованого способу білого чавуну, також наведені в табл.1.
П р і м е ри 6-12.
Для порівняння у прикладах 6-9 наведений спосіб, при якому Ni, S, Al вводили в межах, що виходять за межі пропонованих значень, у прикладах 10, 11, при виходять за межі пропонованих значень температурах, а в прикладі 12 наведений спосіб, при якому не здійснювали нагрівання деформованого зливка до температури на 80-400 про З нижче температури солідус з його наступними пластичною деформацією та охолодженням (прототип).
З отриманих за прикладами 6-12 злитків виготовляли зразки, які випробовували розтягування.
Кількість Ni, Si, Al, що вводиться, хімічний склад одержуваних злитків, режими його технологічних операцій і результати випробувань наведені в табл. 2.
Порівняння параметрів наведені в табл.1 з параметрами, наведеними в табл. 2, наочнохарактеризує переваги та суттєві відмінності пропонованого способу, так як пластичність білого чавуну, отриманого пропонованим способом, приблизно в 1,5 разів вище пластичності білого чавуну, отриманого відомим способом, а також у разі недотримання запропонованої технології та граничних значень компонентів.
Використання пропонованого способу дає можливість виготовляти з деформованого білого чавуну такі вироби, як листи товщиною до 2 мм, дріт діаметром до 2 мм тощо, що зменшує їхню вартість у 2-5 разів порівняно з аналогічними виробами, виготовленими зі сталі. Тому заміна легованих марок стали білим чавуном дозволяє отримати значний економічний ефект у народному господарстві.
СПОСІБ ВИРОБНИЦТВА БІЛОГО ДЕФОРМУЄМОГО чавуну, що містить 2,0 3,7 мас. вуглецю, що включає легування розплаву чавуну карбідоутворюючими елементами, розчинними в цементиті, вибраними з групи Mn, Cr, Mo, W, V, Ti, NB, Ta, Zr, Hf, U, взятими окремо або в поєднанні, у кількості, що забезпечує можливість виділення карбідів цих елементів з цементиту, отримання зливка, відпал, нагрівання і пластичну деформацію з подальшим охолодженням деформованого зливка, який відрізняється тим, що, з метою підвищення пластичних властивостей чавуну, одночасно з легуванням зазначеними елементами в розплав вводять Ni,Si,Al взяті нарізно або в поєднанні, у кількості 0,3 10,0 мас. Ni, 0,2 1,5 мас. Si, 0,05 0,5 мас. Al, при цьому після охолодження деформованого зливка його нагрівають до температури на 80 - 400 o З нижче температури солідусу і здійснюють пластичну деформацію з подальшим охолодженням.