Способ термической обработки стальных изделий

Способ термической обработки стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СООЗ СОЯЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

«

A i

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3609958/22-02 (22) 24.06.83 (46) 07.01.86. Бюл. ¹- 1 (71) Приборомеханическое объединение

"Курганприбор" (72) И.А.Семенов, В.Б.Ворончихин и А.М.Кобылинский (53) 621.785,02(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 850704, кл. С 21 D 9/40, Новиков И.И. и др. Термическая обработка металлов и сплавов. М.:

Государственное научно-техническое изд-во литературы по черным и цвет-. ным металлам, 1962, с. 241.

Р,Жэ Металлургия, 1977, № 5, 5И1049П. (51) 4 С 21 D 9/06 1/70 (54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно высокоточных, включающий нанесение покрытия и последующую термическую обработку путем закалки и отпуска, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий путем повьппения точности размеров и чистоты поверхности, покрытие наносят гальваническим меднением, а закалку осуществляют в засыпке из твердого карбюризатора.

120311

4О

Коробление стальных иэделий в результате проведения закалки при осуществлении предлагаемого способа исключается за счет следующих факторов: наносимое на поверхность

Изобретение относится к термической обработке стальных изделий с использованием защитных сред °

Цель изобретения — повышение качества изделий путем повышения 5 точности размеров и чистоты поверхности, Согласно предлагаемому способу перед нагревом на всю поверхность обрабатываемых изделий наносят слой 10 гальванического медного покрытия и затем при нагреве полностью засыпают противоокислительным агентом, в качестве которого используют твердый карбюризатор, например, из час- 15 тиц древесного угля и бария углекислого, а в качестве тугоплавкого теилопроводного покрытия используют мед-„.

При проведении предлагаемого 20 способа находящиеся в среде частиц твердого карбюриэатора покрытые ме— дью изделия предохраняются от возможного окисления при нагреве и охлаждении, а также от последующего коробления из-эа неравномерного распределения их по поверхности внутренних напряжений. Предохранение изделий от окисления обеспечивается созданием в окружающих изделие ЗО слоях карбюриэатора защитной углеродосодержащей атмосферы, предотвращающей выгорание и окисление защитного слоя ранее нанесенного медного покрытия, Медное же покрытие, в

35 свою очередь, предотвращает проникновение углерода в поверхность стальных изделий, связанное с этим их науглероживание и потерю задаваемых физико-механических свойств.

В отсутствие дополнительной защиты (без карбюризатора) в процессе нагрева происходит полное окисление нанесенного медного покрытия. и потеря его сцепления с основой, à 45 также других его физико-механических свойств, в результате чего на поверхности изделия появляются толстые слои окислов железа. Медное покрытие, нанесенное до термообра" ботки, после окончания нагрева успешно предохраняет изделия от повторного окисления при охлаждении.

2 стальных изделий медное покрытие представляет собой очень тонкую фиксирующую обойму, стягивающую равномерно все элементы изделия относительно один другого. Участки этой медной обоймы плотно сцеплены с поверхностью защищаемого изделия и имеют собственные найряжения сжатия, которые могут до некоторой степени компенсировать собственные напряжения растяжения основного металла при термообработке.

Слой медного покрытия является хорошим металлическим проводником тепла, позволяющим в процессе нагрева перераспределять тепловые потоки ит более нагретых частей деталей к менее нагретым и тем самым выравнивать создающиеся перепады температурного поля и сводить к минимуму разницу в распределении внутренних напряжений в объеме обрабатываемого изделия, Слой карбюризатора также до некоторой степени улучшает условия прогрева изделия благодаря снижению скорости повышения температуры на отдельных его выступающих частях при передаче тепла от нагретых частей используемого оборудования к последним в силу небольшой собственной теплопроводности. Нанесенное же ранее медное сплошное покрытие повышает степень выравнивания температуры на отдельных участках изделия.

Применение одного засыпного карбюризатора без использования сплошного медного покрытия всех частей иэделия решить задачу его предохранения от последующего коробления и окисления не может. Поставленная цель успешно достигается только в случае использования для защиты изделий как засыпки частицами твердого карбюризатора, так и применением сплошного медного покрытия, наносимого на всей его поверхности.

При проведении сравнительных испытаний в качестве изделий, проходящих термообработку, используют тонкостенные стальные втулки иэ ст.9ХС.

Толщина стенок у данных изделий равна 0,5 мм. Допуск на внутренний диаметр сквозного отверстия у таких деталей составляет на ф 14+0,03, на наружный диаметр ф 15-0,1.

Допустимые отклонения по несоосности внутренней полости относи.

1203118 4 тельно наружной цилиндрической поверхности составляют не более

0,05 мм при длине втулки 30 мм, а неперпендикулярность оси внутренней сквозной цилиндрической полости относительно торцов втулки также не более 0 05 мм. Чистота поверхности, полученная на механической обработке перед проведением термообработки, составляет Б< 2,5.

Каждая группа изделий проходит .термообработку, включающую нагрев в печи при 840-850 С в течение 40 мин и охлаждение в жидкой среде до

60 С (меньшей, чем начало мартенситного превращения), а также отпуск в течение 50 мин при 160 С. После термообработки на изделиях из каждой партии проверяют полученные ранее точные размеры, внешний вид поверхности и соответствие твердости заданным чертежом значениям. При этом изделия в 1-й группе проходят об работку по предлагаемому способу— после получения точных размеров на них электрохимическим способом наносят медное покрытие толщиной 612 мкм. Обрабатываемые изделия в этой группе затем устанавливают в закрывающийся поддон и засыпают слоем карбюризатора, состоящего из частиц древесного угля и бария углекислого. После нагрева в печи до заданной техпроцессом температуры поддон с деталями извлекают из печи и переносят по воздуху в закалочную ванну, содержащую масло. В закалочной ванне частицы карбюризатора отделяются от обрабатываемых изделий и улавливаются с помощью установленной в ванне сетки. После извлечения из закалочной ванны обрабатываемые изделия проходят отпуск в течение 50 мин при 160 С.

45 взаимного расположения поверхностей

50 менения размеров диаметра внутрен55 него точного отверстия ф 14+0,Q3

87. и из-за слишком большого отклоДетали во 2-й группе после получения на механической обработке соответствующей формы и заданных размеров покрывают слоем обмазки, состоящей из этилсиликата, коллоидной двуокиси кремния и огнеупорного порошка. Защитное покрытие наносят методом индивидуальной обмазки каждой обрабатываемой детали. После нанесения слоя обмазки и выдержки на воздухе в течение 40 мин для удаления ее излишков обрабатываемые детали для получения соответствующих физико-механических свойств защит5

30 ного слоя, позволяющих производить транспортирование деталей без слетания защитного покрытия, проходят сушку в нагревательных печах при

180 С в течение 50 мин. B дальнейшем изделия 2-й группы также, как и изделия 1-й группы, нагревают в печи и переносят по воздуху в закалочную ванну с маслом, а затем подвергают отпуску при указанных режимах.

Данные по отклонению точности полученных ранее размеров и точности взаимного расположения поверхности после проведения термообработки по предлагаемому и известному способам в качестве зашитной обмазки используют состав из смеси этилсиликата, коллоидной двуокиси кремния и огнеупорного порошка) при проведении испытаний следующие.

Отклонения полученных ранее точных размеров ф 14+0,03 и точности взаимного расположения поверхностей (несоосность, неперпендикулярность) на деталях, обработанных по предлагаемому способу 1-я группа, составляют 1-2 мкм (что объясняется возможными погрешностями применяемого универсального метода измерения .

Отхода деталей в брак из-за выхода параметров за пределы, устанавливаемые чертежом, не выявлено.

Отклонения полученных ранее точных размеров Ф 14+0,03 на изделиях, прошедших термообработку с использованием защитной обмазки иэ этилсиликата, коллоидной двуокиси кремния и огнеупорного порошка 2-я группа, по изменению диаметра ранее полученного сквозного внутреннего отверстия ф 14+0,03 составляет

8-17 мкм, а по изменению точности относительно друг друга (несоосность, неперпендикулярность) 14-24 мкм.

В итоге отход изделий из-sa ux коробления свыше пределов, оговариваемых чертежом, во 2-й группе изделий, обработанных по известному способу с использованием огнеупорной обмазки, составляет из-за изнения по точности взаимного расположения поверхностей 87.. Суммарный

1203118

БНИИПИ 8«às 8388/32 Тираж 552 Подписное

Филиал ППП 11Патент", г.уж-ород, ул.Проектная, 4 отход изделий, прошедших. обработку по известному способу, составляет 15Х

Отклонений по чистоте полученной ранее поверхности при проведении термообработки по предлагаемому спос: у от ранее полученного эначепия

11+ 2,5 после снятия защитного слоя ь1едп химическим способом также не выявлено, При снятии же защитной обмаэки с деталей, термообработанных с использованием известного способа, на

137 деталей класс чистоты после снягпя стекловидного защитного слоя пп„:.. того,, что получен на механическо."т обработке. При этом снижение

-u!:.ãëòû полученной поверхности до .е.п.1ины . - 20 на деталях, составих указанные 137., наблюдается Ж из этого числа. Также выя1з"то па 603 иэ числа деталей, с.с п.ляющих 137, чистота полученной поверхности составляет всего P.z 40, Таким образом, чистота поверхности изделий, проходящих термообработку по из >. стному способу, на 137 изделий понижается после снятия защп нг и обмазки, более чем на 1 класс

Осущег гвляемая по предлагаемому спо обу обработка позволяет практи«еспи ликвидировать коробление точных изделий в процессе термообработ,н, а также окисление стальной поверхности. Используемый для защиты ат коробления медный подслой в дальнейшем после проведения сравнительно несложных операций подготовки (обезжиривания и химической активации в растворах кислот) может использоваться в качестве промежуточного покрытия при нанесении на изделие других металлов, повышая при этом Нх защитные свойства. При проведении процесса используются сравнительно дешевые вещества — карбюризатор древесно-угольный березовый и масло веретенное И-20А, широко применяемые при проведении операции термообработки. Зыполнение операции гальванического меднения также существенно не удорожает процесс, так как зачастую перед нанесением защитно-декоративных или иэносостойких покрытий приходится произвоцить так или иначе гальваническое меднение. 11анесенный же ранее защитный слой меди может использоваться после сравнительно несложной обработки в качестве такого промежуточного слоя. Осуществление основных финишных операций при выполнении предлагаемого способа еще до термообработки позволяет полностыо ликвидировать:необходимость в применении сложных и трудоемких операций, 1шлифования, полировки) осуществляемых после закалки. Это, в сво1о очередь, дает возможность исключить связанный с выполнением последних технологический брак — прижоги, растрескивание, коробление и т.д. При осуществлении предлагаемого способа су1 щественно сокращается цикл обработки, Предлагаемый способ терми еской обработки высокоточных стальных изделий в отличие от из зестных способо)з имеет следу1оцие преимущества.

После термообработки не требуется проводить дополнительные трудоемкие операции по очистке деталей от ранее нанесенных слоев защитной обмазки. Изделия получаются без следов окисления поверхности.

Практически искзвочается коробление сложно-профилированных изделий без применения трудоемкой фиксации точньы жесткими калибрами или длительного отпуска. Сохраняется требуемая точность изделий, достигнутая до термообработки, и исключаются дополнительные доводочные операции механической обработки после термообработки. Зыполнение предлагаемого способа пе связано с применением дорогостоящего и сложного оборудования или дефицитных материалов.