СПОСОБ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БЕЛОГО ЧУГУНА
METHOD OF THERMOCYCLIC TREATMENT OF WHITE CAST IRON

Изобретение относится к металлургии и машиностроению, в частности к технологии термической обработки белого чугуна, и может быть использовано для снижения коэффициента линейного расширения чугунных изделий.
Известен способ термоциклической обработки чугуна, заключающийся в многократном нагреве до 980-1050°С с промежуточными охлаждениями на воздухе до 600-650°С и окончательным охлаждением на воздухе. Применение такой технологии термической обработки белого чугуна направлено на ускорение распада первичного цементита в чугуне с ледебуритной механической основой [1]. Недостатком этого способа является то, что происходит распад цементита с образованием свободного углерода. Это снижает твердость и износостойкость, что в большинстве случаев является нежелательным явлением, и увеличивает коэффициент линейного расширения.
Наиболее близким по технологической сущности к предлагаемому является способ термоциклической обработки белого чугуна, заключающийся в многократном нагреве до 1070-1120°С, охлаждении до 750-850°С с выдержками при этих температурах 1-3 мин и окончательном охлаждении на воздухе [2].
Недостатком этого способа является нагрев до высоких температур (1070-1120°С), при которых возможно развитие графитизации, и отсутствие снижения коэффициента линейного расширения.
Задачей изобретения является снижение коэффициента линейного расширения при температурах испытания 100-150°С, что необходимо для сплавов различного назначения, например для сплавов, используемых в приборной и космической технике.
1
Для решения поставленной задачи разработан способ термоциклической обработки белого чугуна, включающий многократный нагрев до температуры выше Ac и охлаждение, при этом в каждом цикле чугун нагревают до 900-950°С с выдержкой 0,5-1 ч, а охлаждение проводят в кипящую воду, количество циклов до 3.
Многократная термоциклическая обработка белого чугуна в интервале температур 900-950°С с выдержками 0,5-1,0 ч при этих температурах и последующее охлаждение в кипящую воду приводит к частичному разложению цементита, образованию легированного аустенита и распаду его при охлаждении в кипящую воду, что обеспечивает значительное понижение коэффициента линейного расширения чугуна при температурах 100-150°С.
При этом оптимальное число циклов составляет 1-3, поскольку дальнейшее увеличение приводит к повышению значений коэффициента линейного расширения и устранению эффекта снижения КЛР в интервале 100-150°С.
На чертеже представлены значения КЛР после термообработки, проводимой по известному и предлагаемому способам.
Пример. На оптическом дифференциальном дилатометре Шевенара проводился анализ изменений коэффициента линейного расширения опытных образцов из белого чугуна. Белый чугун получен из передельного чугуна марки П1 производства ОАО «ЗСМК» с помощью разработанных модификаторов. Образцы подвергались термоциклической обработке, заключающейся в нагреве до 900°С с выдержкой 0,5-1 ч, промежуточным и окончательным охлаждением в кипящую воду.
Для получения сравнительных данных параллельно проводили обработку по известному способу. Результаты приведены в таблице и на чертеже.
Предлагаемый способ может быть использован для изготовления изделий в приборной технике.
Источники информации
1. А.с. СССР №460307, кл. С21Д 5/04, 1973.
2. А.с. СССР №863675, кл. С21Д 5/04, 1981.
Режим обработки
Коэффициент линейного расширения α×10<sup>6</sup>, град<sup>-1</sup>, при температуре испытания, °С
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Без обработки
6,97
7,12
6,49
11,62
13,71
14,42
14,40
14,56
13,68
Известный способ:
обработка в интервале температур от 1090°С до 810°С, 3 раза, длительность изотермических
9,77
7,18
8,50
12,66
10,06
13,02
13,50
14,70
15,20
выдержек 3 мин с охлаждением на воздухе
Предлагаемый способ:
6,54
5,90
3,47
6,07
11,40
15,70
13,36
10,42
11,07
900°С, выдержка 0,5 ч., кипящая вода, 1 цикл
920°С, выдержка 1,0 ч., кипящая вода, 2 цикла
6,97
3,81
5,63
17,01
12,59
8,36
9,22
11,73
14,10
950°С, выдержка 0,5 ч., кипящая вода, 3 цикла
5,10
3,70
2,84
9,15
13,93
14,65
11,52
10,25
11,37