СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФАСОННЫХ ОТЛИВОК ИЗ СЕРОГО ЧУГУНА
METHOD OF MANUFACTURING FOUNDRY FROM GREY CAST IRON

Изобретение относится к черной металлургии.
Широко известен способ плавки чугуна в плавильных печах [Грачев В.А. Печи литейных цехов. М., 1994], принятый автором за прототип.
Данный способ плавки чугуна включает в себя процесс выплавки чугуна в плавильных печах, процесс заливки жидкого чугуна в неметаллические формы, где происходит процесс его кристаллизации.
Недостатком данного способа плавки чугуна является зависимость структуры получаемых фасонных отливок от скорости охлаждения жидкого чугуна. Структура формируется в двух агрегатных состояниях жидкого чугуна в процессе кристаллизации. На диаграмме состояния железо-углерод [Кнорозов Б.В. и др. Технология металлов. М.: Металлургия, 1978] видно, что процесс кристаллизации начинается при температуре ниже 1300°С, когда жидкий чугун находится в аустенитном состоянии, а заканчивается при температуре ниже 1147°С, когда жидкий чугун находится в ледебуритном состоянии. Структура, сформированная в аустенитном состоянии, в отличие от ледебуритного состояния обладает пластичностью, которая определяет прочность получаемых фасонных отливок. Однако из-за большого градиента температур в интервале 1147°С-1300°С скорость охлаждения жидкого чугуна большая, поэтому в аустенитном состоянии жидкий чугун находится не более 0,1 часа, и в основном структура отливок формируется в ледебуритном состоянии. И как следствие, получаемые фасонные отливки имеют низкую прочность.
Наиболее близким аналогом является известный способ изготовления фасонных отливок из серого чугуна, включающий выплавку чугуна, заливку его в неметаллические формы, кристаллизацию отливок и последующий нагрев отливок [SU, авторское свидетельство №1413146 А1, кл. С21D 5/04, 30.07.1988].
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение прочности получаемых фасонных отливок за счет увеличения времени нахождения жидкого чугуна в аустенитном состоянии.
Для достижения технического результата заявлен способ изготовления фасонных отливок из серого чугуна, включающий выплавку чугуна, заливку его в неметаллические формы, кристаллизацию отливок и нагрев, при этом осуществляют нагрев отливок, находящихся в неметаллической форме в индукционной печи, до 1147°С-1300°C с выдержкой 0,2-0,5 ч.
Пример осуществления способа
В коксовой вагранке выплавляли серый чугун марки СЧ 20 по ГОСТ 1412-85. Жидкий чугун заливали в песчаные формы, где осуществлялась его кристаллизация с получением фасонных отливок.
Цилиндрические образцы диаметром 30 мм, находящиеся в песчаных формах, помещали в индукционную печь, где их нагревали до 1200°C с выдержкой 0,1-0,6 ч. Полученные образцы испытывали на прочность. Данные механических испытаний сведены в таблицу.
Таблица
Время выдержки, ч
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
20-22
20-22
23-25
28-30
25-27
23-25
20-22
Предел прочности на разрыв, кгс/мм<sup>2</sup>
Как видно из таблицы, оптимальное время выдержки составляет 0,2-0,5 ч.
При времени выдержки менее 0,2 ч не наблюдалось увеличение прочности образцов.
Время выдержки более 0,5 ч не вело к дальнейшему увеличению прочности образцов.
Таким образом, предлагаемый способ плавки чугуна позволяет увеличить предел прочности чугуна на разрыв на 40-50% по сравнению с СЧ 20 по ГОСТ 1412-85.