Способ термической обработки заэвтектоидной стали
Иллюстрации
Реферат
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАЭВТЕКТОИДНОЙ СТАЛИ, включающий предварительную термическую обработку , нагрев под закалку, закалку и отпуск, отличающийся тем, что, с целью повьшения износостойкости и сокращения длительности обработки, предварительную термическую обработку совмещают с нагревом под закалку и осуществляют путем термоциклирования в интервале температур от Ас плюс до Лс минус 10-30 С с изотермической вьг . держкой при этих температурах.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
И
РЕСПУБЛИК аа (a) See С 21 Р 9/22, 1/78
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
„,, 1, i 1ОЫКА (21) 3459298/22-02 (22) 1 7. 05. 82 (46) 15.07.84. Бюл. 1Ф 26 (72) В.С.Биронт (71) Красноярский ордена Трудового
Красного Знамени институт цветных металлов им. М.И.Калинина (53) 621.785.79(088.8) (56) 1. Гуляев А.П. и др. Инструментальные стали. Справочник. М., "Машиностроение", 1975, с. 5-49.
2. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М., "Металлургия", 1978, с. 151-152, (54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАЭВТЕКТОИДНОЙ СТАЛИ, включающий предварительную термическую обработку, нагрев под закалку, закалку и отпуск, о т л и ч а ю щ к и с я тем, что, с целью повышения износостойкости и сокращения длительности обработки, предварительную термиче- скую обработку совмещают с нагревом под закалку и осуществляют путем термоциклироваиия в интервале температур от Ас„ плюс 10-30 С до 4с минус 10-30 С с изотермической вы- держкой при этих температурах.
1102815
Изобретение относится к металлургии, конкретнее к технологии термической обработки, и может быть ис пользовано для полуфабрикатов и изделий из высокоуглеродистых заэвтек5 тоидных инструментальных сталей.
Известны способы термической обработки заэвтектоидной стали, включающие предварительную термическую обработку, нагрев под закалку, закалку и отпуск. Предварительную термическую обработку осуществляют различными приемами, например отжигом или высоким отпуском, или нормализацией (1).
Использование известных способов обработки заэвтектоидной стали позволяет достигать достаточно высоких механических свойств, в связи с чем они широко применяются в качестве штамповых сталей, сталей для измерительных инструментов и т.д., где необходима большая износостойкость.
Высокая износостойкость таких сталей достигается за счет наличия в структуре заэвтектоидных сталей избыточного цементита (в легированных сталях — избыточных карбидов). Однако износостойкость стали во многом определяется формой, размерами и распределением вторичного избыточного цементита (карбидов) в объеме ста.ли. Особенно неблагоприятно на износостойкости сказывается распределение вторичного цементита в виде сетки по границам зерен.
Наиболее близок к предлагаемому по технической сути и достигаемому результату способ термической обработки заэвтектоидной стали, включающий предварительную термическую обра40 ботку перед окончательной термической обработкой. Предварительная термическая обработки включает нормализацию с температуры выше точки Ао„„ для устранения цементитной сетки и
45 последующий неполный отжиг при температурах выше точки Ac< но не выше
780-800 С для измельчения зерна. о
В ряде случаев для измельчения зерна и сфероидизации цементита в составе перлита после нормализации проводят термоциклическую обработку, заключающуюся в том, что нагрев проводят на
10-15 С выше точки lc с кратковремено о ной выдержкой, охлаждают на 10-15 С ниже точки А -„также с кратковременной выдержкой, далее новый нагрев для следующего цикла обработки до
2 указанной температуры, повторяя такую обработку многократно с медленным охлаждением до комнатной температуры после окончания последнего цикла обработки. Для окончательной термической обработки — закалки осуществляют самостоятельный нагрев до температуры выше точки Мс на
35-60 С f23.
Однако такая схема обработки требует последовательно выполнения двух операций термической обработки — нор-. мализации и термоциклического отжига, что увеличивает трудоемкость обработки. Кроме того, отжиг, выполняемый путем термоциклирования относительно точки А1, регулирует только размеры и форму эвтектоидного цементита, не оказывая влияния на расположение, размеры и форму частиц избыточного цементита (карбидов). В результате этого не до конца используются возможности повышения износостойкости стали.
Цель изобретения — повышение износостойкости и сокращение длительности обработки.
Для достижения поставленной цели согласно способу термической обработки заэвтектоидной стали, включающему предварительную термическую обработку, нагрев под закалку, закалку и отпуск, предварительную термическую обработку совмещают с нагревом под закалку и осуществляют путем термоциклирования в интервале температур от Мс плюс 10-30 С до Ас „ минус 10-30 С с изотермической выдержкой при этих температурах.
Некоторый недогрев pо температуры верхней критической точки при термоциклировании (ниже температуры 4с „ на 10-30 С) требуется для сохранения в структуре стали некоторого количества высокбдисперсных карбидных частичек, препятствующих миграции границ аустенитных зерен и предотвращающих рост этих зерен. Это позволяет сохранить мелкое зерно в стали. Выдержка при температуре нагрева в каждом цикле необходима для гомогенизации аустенита, перераспределения углерода (и легирующих элементов), избыток которых образуется вблизи межфазных границ при растворении части карбидных частичек по всему объему аустенита.
4 l5 калки, а после этого провести лишь низкий отпуск.
11028
Способ обработки
Потери веса, мг, на длине износа, м
Среднее значение относительной износостой--, кости
Предложенный 1,69 3,0 4,2 5,8 б,9 7,8 9,3 10,9 13,4 1,48
Контрольный
f2 g.
23 40 58 91 104 125 145 1бб 205 1
Ограничение нижней. температуры термоциклирования величиной Ас„
+10 — 30 С обусловлено необходимо" стью предотвращения распада аустенита на ферритоцементитную связь, поскольку в противном случае каждый последующий нагрев потребует дополнительных энергетических затрат на осуществление фазового превращения, 16 делая обработку в целом более энергоемким процессом. Выдержки при нижней температуре термоциклирования необходимы для выделения частиц избыточного цементита (карбидов).
Углерод и легирующие элементы, будучи при нагреве распределены равномерно по сечению зерен аустенита, способствуют выделению карбидов при охлаждениях и выдержках при термоциклировании очносительно равномерно по
20 телу зерна аустенита.
Количество циклов обработки, а также предельные значения длительности выдержки, определяются химическим
25 составом стали и металлургической . природой плавки.
В соответствии с предлагаемым способом обработки, интервал термоциклирования практически совпадает с температурами нагрева под закалку
30 большинства применяемых эаэвтектоидных сталей, в связи с чем последний нагрев при термоциклировании удается совместить с нагревом под закалку.
Поэтому для окончательной термиче- M ской обработки оказывается достаточным провести охлаждение стали с температуры нагрева при последнем цикле термоциклирования со скоростью, превышающей критическую скорость за- 4О
Пример. Сталь марки У12 в виде . образцов диаметром 20 мм подвергают термической обработке с применением термоциклирования по предлагаемому способу. Сталь нагревают в печах сопротивления до верхней температуры термоциклирования (800 С), выдерживают при этой температуре 15 мин, охлаждают переносом в другую печь, имеющую температуру равную нижней температуре терЭ о моциклирования, т.е. 740 С, проводят повторную иэотермическую выдержку 15 мин, затем вновь нагревают до
800 С для нового цикла. Таким образом, термоциклирование осуществляют
5 раз. После окончания термоциклирования с верхней температуры термоциклирования при последнем цикле сталь охлаждают в воде, после чего о проводят низкий отпуск при 180+10 С.
Контрольные образцы подвергают нормализации и термоциклическому отжигу по известной технологии f2) о в интервале температур б90-740 С, а затем закалке с отдельным нагревом до 800 С и низкому отпуску.
Проводили испытания абразивной износостойкости с использованием в качестве истирающего тела полосы всегда новой абразивной шкурки при усилии на образец, действующем по нормали к плоскости перемещающейся шкурки равном 3,0 МПа, и длине пути износа до 10 м. Определяют потерю веса на единице пути износа.
Результаты приведены в таблице.
1102815
Продолжение таблицы износа в
1,4 1,3 1,4 1,6 1,5 1,6 1,6 1,5 1,5 1 48 трольным
Из приведенных данных видно, что применение предлагаемой схемы термоциклической обработки заэвтектоидной
25 стали обеспечивает повышение износостойкости в 1,48 раза по сравнению с прототипом.
Выполнение термоциклической обработки на имеющемся термическом обо30
Составитель P. Клыкова
Редактор Л. Пчелинская Техред Т. Дубинчак Корректор A. Ильин
Заказ 4906/16 Тираж 540
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Филиал ППП "Патенр", r. Ужгород, ул, Проектная, 4 результате применения предложенного спосо ба обработки по сравнению с конрудовании не требует дополнительных капитальных затрат. Экономический эффект достигается увеличением срока службы-изделий и уменьшением в связи с этим их расхода, а также в связи с экономией от снижения себестоимости термообработки.