Способ термической обработки низкоуглеродистых легированных сталей

Способ термической обработки низкоуглеродистых легированных сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ, (включающий цементацию. отжиг с .выдержкой в интервале А -А , закалку и отпуск, отличающиис я тем, что, с целью повышения износостойкости путем увеличения карбидной фазы, ее глубины и равномерности распределения, цементгщию осуществляют двухстадийно с углеродным потенциалом на первой стадии выше предела растворимости углерода в аустените а на второй - ниже этого предела. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что для стали 20Х первую стадию цементации производят с углеродным потенциалом 1,5-1,7, а вторую - 1,1-1,3%.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3417254/22-02 (22) 23.12.81 (46) 07.11.84. Бюл. Ф 41 (72) Э.Н.Желиховская, (71) Чебоксарский завод промышленных тракторов (53) 621.785.5:621.789.79(088.8) (56) 1. Минкевич А.И. Химико†.терми— ческая обработка металлов и сплавов.

M., "Машиностроение", 1965, с.60 — 7О.

2. Заявка Японии Р 52-60502, кл. С 23 С,11/00, опублик. 1977. (54)(57) 1. СПОСОБ TEPMH×ÅÑÊÎÉ ОБРАБОТКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ ЛЕ ГИРОВАН—

HbK СТАПЕЙ, включающий цементацию, 3ш С 23 С 11/10 С 21 D 1/78 отжиг с,выдержкой в интервале А — А

С1 1% закалку и отпуск, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения износостойкости путем увеличения карбидной фазы, ее глубины и равномер— ности распределения, цементацию осуществляют двухстадийно с углеродным потенциалом на первой стадии выше предела растворимости углерода в аустените, а на второй — ниже этого предела.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что для стали 20Х первую стадию цементации производят с углеродным потенциалом 1,5-1,7Х, а вторую — 1, 1-1,3Х.

1122750

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для упрочнения деталей, работающих в условиях износа с относительно небольшими силовыми нагрузками °

Известен способ термической обработки, включающий циментацию с последующей закалкой. При этом цементацию можно проводить либо при по- IO стоянном углеродном потенциале, либо ступенчато, вначале с более высоким углеродным потенциалом, обеспечивающим получение в поверхностной зоне концентрации углерода 1,3-1,5Х, а затем с пониженным, чтобы получить оптимальное содержание углерода, например, 0,8 .

-. Ступенчатое изменение углродного потенциала атмосферы позволяет со — 211 кратить продолжительность процесса (1 J.

При обработке по известному способу для ниэкоуглеродистых легирован— ных сталей глубина слоя глобулярных

<,карбидов не превышает 0,2 мм.

Обработка по данному способу не обеспечивает равномерного распределения карбидов.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки ниэкоуглеродистых легированных сталей, включающий це— ментацию с углеродным потенциалом ниже предела растворимости углерода в аустените, отжиг с выдержкой в интервале А — А, закалку и отпуск (2).

Вследствие резкого падения содержа40 ния углерода в слое при отжиге в межкритическом интервале температур выделение карбидов происходит в тонком приповерхностном слое.

Метаплографические исследования показали, что глубина слоя с карби45 дами и объем карбидной фазы невелики, карбиды распределены неравномерно по телу зерна, так как выделение карбидов при охлаждении от температу.. ы выше Ас„происходит пре- 5О имущественно на уже готовых центрах, сформировавшихся в поверхностном слое при охлаждении после цемент ации.

Целью изобретения является повы- 55 шение иэносостойкости путем увеличения карбидной фазы, ее глубины и равномерности распределения.

Для достижения поставленной цели согласно способу термической обработки низкоуглеродистых легированных сталей, включающему цемента— цию, отжиг с выдержкой в интервале Ась — Ас, закалку и отпуск, цементацию осуществляют двухстадийно с углеродным потенциалом на первой стадии выше предела растворимости углерода в аустените, а на вто рой — ниже этого предела.

Дпя стали 20Х первую стадию цеме*тации производят с углеродным потенциалом 1,5-I,7Å, а вторую — с углеродным потенциалом 1,1-1,37..

Пример. Детали и образцы из стали 20Х загружали в нагретую до

930 С+10О печь типа Ц-105 . По достижении температуры 850+10 С печь продували керосином для вытеснения воздуха. Керосин подавали в количест,ве 200-240 капель в минуту в течение

10 — 15 мин до появления устойчивого факела горения отходящих газов. После установления в печи температуры

930+10 С вновь подавали керосин в количестве 120-130 капель в мину-, ту, ведя процесс с углеродным потенциалом 1,5-1,7Х. Величина углеродного потенциала, с одной стороны, обеспечивали максимальное насыщение стали углеродом, с другой стороны, не вызывала образования сажи (контроль по цвету факела).

Через 5-6 ч после получения двух третьих общей глубины слоя насыщения на корреКтировочном свидетеле подачу керосина снижали до 60-70 капель в минуту и выдерживали при углеродном потенциале 1,1-1,37. Данный потенциал позволял, с одной стороны, обеспечить максимальное насыщение стали углеродом, с другой — не допустит., чтобы содержание углерода в стали превышало предельную растворимость углерода в аустените при температуре цементации.

Образцы и детали выдерживали до, получения заданной глубины слоя, о чем судили по корректировочному . свидетелю. Углеродный потенциал атмосферы определяли по содержанию углерода в образце из стапьной фапьги 08 кп ГОСТ 50-371, который помещали в печь через отверстие для корректировочных свидетелей, выдерживали в течение часа, закаливали в воде и подвергали химическому анализу.

3 1122750

Получив заданную глубину слоя 1р

l,4 мм, подачу керосина прекращали, детали выгружали из печи и охлаждали на воздухе, не допуская при этом образования карбидной сетки.

Качество цементации оценивали на контрольном свидетеле, 1

После этого детали нагревапи и выдерживали в межкритической области температур А 750 †9 С t по диа- 1О грамме состояния). В частности, для стали 20Х оптимальная температу — . ра нагрева составляет 790+10 С. Детали и образцы из этой стали выдерживапи 45-,60 мин после прогрева садки. Повышение температуры нагрева стали 20Х против укаэанной, как и увеличение выдержки, нежелательны, так как способствуют растворению избыточных карбидов. При понижении температуры или уменьшении выдержки количество .образующихся избыточ- . ных кар бидо в р ез ко снижает ся . После прогрева выдержки детали и образцы охлаждали на воздухе, фор- 2 мируя структуру. мелкозернистого перлита. Затем детали нагревали под. закалку по 840+10 С, выдерживали после прогрева садки 45-60 мин, охлаждали в масле и отпускали при

180+10 С. Выбранные температура нагрева и выдержка при закалке обеспечивали, с одной стороны, полный переход перлита в аустенит и одновременно, с другой стороны, позволяли сохранить избыточные мелкозернистый карбиды в аустените. В результате такой обработки получали структуру мартенсита с равномерно аспределенными глобулярными карби дами в поверхностном слое с твердостью более НкС 60 и малоуглеродистого мартенсита в сердцевине с твердостью более HRC. 30.

При общей глубине слоя цементации ,4 мм эффективный слой с карбидами составлял 0,79 мм,. объем карбидной фазы 1 2, 57..

При обработке по известному способу цементацию проводили с углеродным потенциалом, не превышающим предел растворимости углерода в аустените.

Для стали 20К он не превышал 1,3Х, Режимы отжига закалки и отпуска аналогичны обработке по предложенному способу.

После обработки по известному способу глубина эффективного слоя со-. ставляла 0,2 мм, количество карбидной фазы 6,4Х.

Результаты метаплографического исследования приведены в таблице.

Испытания при трении скольжения в малоабразивной среде за 30000 циклов показали, что износостойкость образцов по предлагаемому способу повышается в 2-3 раза, а величина предельно допустимого износа за счет увеличения глубины эффективного слоя — в 3 раз а.

Технико — экономический эффект дости гается в результате повышения износостойкости деталей .

Предлагаемый способ расширяет возможности применения конструкцион- ных сталей для деталей, работающих на износ в условиях сложного нагружения .

I бъем каридной фазы,X

l2,5

1,4

0,79

Предлагаемый

0,20

6,4

1,4

Из ве стный

ВНИИПИ Заказ 8105/26 Тираж 899 Подаисиое

Фялиаа ШШ "Певекам", г.Ужгород, ул.Проектам, 4