способ отжига

Формула изобретения

1. Способ отжига, включающий нагрев сплава выше температуры солидуса, отличающийся тем, что высокоуглеродистый сплав на основе железа, например ледебуритную сталь, нагревают выше температуры равновесного солидуса, но ниже температуры ликвидуса.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев сплава выше температуры равновесного солидуса, но ниже температуры ликвидуса производят многократно.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к металлургии и может быть использовано для отжига высокоуглеродистых сплавов на основе железа, например ледебуритных сталей.

Известно, что ковкость литых сплавов на основе железа заметно ухудшается с увеличением содержания углерода более 1,3-1,5%, а литые сплавы на основе железа с содержанием углерода более 2%, т.е. чугуны, не куются. Это объясняется наличием сетки грубых эвтектических карбидов по границам зерен, так называемой карбидной ликвацией [Новиков И.И. Теория термической обработки металлов: Уч-к для вузов, 4-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1986. 480 с.; с. 30].

Для измельчения сетки эвтектических карбидов и повышения технологической пластичности высокоуглеродистых сплавов применяют отжиг с многократным нагревом стали выше A_c1 на 10-30^oС и охлаждением после каждого цикла нагрева до 20^oС [А.С. 1211307 А, М.кл. C 21 D 1/26, приоритет 09.01.84]. Применяют также и более высокотемпературный отжиг-гомогенизацию при температурах 1050-1250^oС [Новиков И. И. Теория термической обработки металлов: Уч-к для вузов, 4-е изд. , перераб. и доп. М.: Металлургия, 1986. 480 с.; с. 21]. Такой отжиг также, как правило, приводит к устранению сетки карбидов и к их измельчению, т.е. к повышению дисперсности.

В то же время известно, что увеличение дисперсности карбидов приводит к упрочнению твердого раствора [Новиков И. И. Теория термической обработки металлов: Уч-к для вузов, 4-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1986. 480 с. ; с. 27]. Это способствует уменьшению технологической пластичности сплавов после таких видов отжига.

Наиболее близким к изобретению по своей сущности является способ отжига алюминиевых сплавов, включающий нагрев до температур выше неравновесного, но ниже равновесного солидуса [Новиков И.И. Теория термической обработки металлов: Уч-к для вузов, 4-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1986. 480 с. ; с. 31-32].

Однако использование только алюминиевых сплавов при таком отжиге ограничивает возможности использования данного способа для других сплавов. Вместе с тем применение данного способа к высокоуглеродистым сплавам на основе железа приводит в результате к появлению дисперсных карбидов, которые ухудшают технологическую пластичность сплава.

Задачей изобретения является повышение технологической пластичности высокоуглеродистых сплавов на основе железа, например ледебуритных сталей, за счет укрупнения (коагуляции) эвтектических карбидов, кроме того, данным способом возможно получить сталь с декоративным поверхностным узором.

Решение поставленной задачи достигается тем, что нагревают высокоуглеродистый сплав на основе железа, например ледебуритную сталь, выше температуры равновесного солидуса, но ниже температуры ликвидуса. При температурах ниже температур равновесного солидуса коагуляция карбидов происходит недостаточно эффективно, а при температурах выше температуры ликвидуса происходит полное растворение карбидов в жидкости. Решение поставленной задачи может быть также достигнуто при применении многократных нагревов, например 2-5-кратных, выше температуры равновесного солидуса, но ниже температуры ликвидуса. В этом случае форма, размеры и равномерность распределения карбидов могут быть наиболее благоприятны для пластических свойств сплава.

На чертеже изображена структура ледебуритной стали с 2,5% С после отжига при 1300^oС, увеличение - 10-кратное.

Пример.

Заготовку-слиток из сплава с составом: 2,5% углерода, остальное железо размещают в герметичном контейнере. В качестве контейнера можно использовать тигель, в котором производилась выплавка заготовки-слитка. Слиток нагревают в печи в течение 7 часов до температуры отжига, составляющей 1300^oС, выдерживают 5 часов, охлаждают вместе с печью до комнатной температуры в течение суток. При нагреве заготовки до 1300^oС происходит "подплавление" и соответственно изменяется форма заготовки. Заготовка принимает форму контейнера. После охлаждения заготовку извлекают из контейнера.

После проковки заготовки и изготовления изделия на протравленной поверхности металла обнаруживается макроструктура, представляющая собой перлитную матрицу с крупными включениями коагулированных эвтектических карбидов (см. чертеж).