Способ струйной закалки изделий

Способ струйной закалки изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при термообработке изделий из легированных сталей. Целью изобретения является повышение качества закалки неподвижных изделий путем снижения скорости охлаждения по мере понижения температуры изделий и предотвращения за счет этого появления закалочных трещин. Способ включает подачу чередующихся струй воды и воздуха на неподвижные изделия с бесступенчатой регулировкой скорости охлаждения при последовательном снижении соотношения продолжительностей подачи воды и воздуха в каждом цикле от 5-3 до 1-0,1 по мере охлаждения стали. Суммарная длительность каждого цикла обработки водой и воздухом равна 2-10 с. Кроме того, частота смены циклов охлаждения обратно пропорциональна среднемассовой скорости охлаждения. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Щ) С 21 D 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

; (21) 4399464/31-02 .(22) 01.02.88 (46) 07.07.90. Бюл. М - 25 (71) Таганрогский комбайновый завод и Донецкий политехнический институт (72) В.Н.Брехачев, Д.А.Шамкович, А.А.Баранов, В.П.Горбатенко, Л.Г.Алексеев и A.Ã.Àëå:öåíêo (53) 621.784.6 (088.8) (56) Головин Г.Ф. и Зимин Н.В. Технология термической обработки металлов с применением индукционного нагрева. — Л.: Машиностроение, 1979, с.29-31.

Авторское свидетельство СССР

Ф 996466, кл. С 21 D 1/02, 1981. (54) СПОСОБ СТРУЙНОЙ ЗАКАЛКИ ИЗДЕЛИЙ ,(57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при термообработке изделий иэ легированных сталей.

Целью изобретения является повышение качества закалки неподвижных изделий путем снижения скорости охлаждения по мере понижения температуры изделий и предотвращения эа счет этого появлечия закалочных трещин.

При осуществлении способа на поверхность неподвижного иэделия подают сначала струи воды, а затем — воздуха. Такие циклы охлаждения осуществляют один за другим при последова„.Я0„,,1576575 А1

2 при термообработке изделий из легиро-. ванных сталей. Целью изобретения является повышение качества закалки неподвижных изделий путем снижения скорости охлаждения по мере понижения температуры изделий и предотвращения эа счет этого появления закалочных трещин. Способ включает подачу чередующихся струй воды и воздуха на неподвижные изделия с бесступенчатой регулировкой скорости охлаждения при последовательном снижении соотнощения продолжительностей подачи воды и воздуха в каждом цикле от 5-3 до 1-0, 1 по мере охлаждения стали. Суммарная длительность каждого цикла обработки водой и воздухом равна 2-10 с. Кроме того, частота смены циклов охлаждения обратно пропорциональна среднемассовой скорости охлаждения. 1 табл. тельном снижении соотношений продолжительности подачи воды и воздуха в каждом цикле от 5: 1 — 1:1 до 1: 1

1:10 по мере охлаждения стали. Суммарная длительность каждого цикла обработки водой и воздухом 2-10 с.

Обеспечение закалки неподвижного изделия позволяет производить обра ботку деталей практически любой формы.

Способ возможно реализовать в усло,виях действующего цеха или участка машиностроительного завода, так как он не требует дополнительно большой. площади.

1576575

Скорость охлаждения снижается по мере понижения температуры, достигая минимальных значений в области температур мартенситного превращения.

Реализация предлагаемого способа при. менительно к закалке изделий из легированных сталей позволяет отказаться от закалки в масле и в расплавах, что делает процесс более технологич-! ным экономичным, экологически более

У чйстым и безопасным.

Изменение отношения продолжительности подачи воды и воздуха в каждом цИнпе от 5-3 в начальной стадии ох- 15 лаждения, до 1-0,1 на завершающем еГо этапе позволяет последовательно снижать скорость охлаждения изделия.

Увеличение отношения продолжительностей подачи воды и воздуха более чем 20

5l1 нецелесообразно,. так как средняя скорость охлаждения на начальной стадии излишне высокая, что увеличивает

1 вероятность образования трещин, осо,бенно в изделиях с малым сечением из 25 среднелегированных сталей. Снижение продолжительности подачи воды по отношению к воздуху в цикле менее чем

1: 10 соответственно приведет к полу,чению недостаточной средней скорости охлаждения на завершающем этапе для

Получения однородной структуры закалки по всему сечению из низколегированных сталей.

На начальной стадии охлаждения отношение продолжительностей охлаждения водой и воздухом в цикле, равное

5, необходимо для сталей с относительно невысокой устойчивостью переохлажденного аустенита, а равное 3 — 40 для среднелегированных сталей с повыШенной устойчивостью гереохлажденного J аустенита. На заключительной стадии охлаждения в области температур мартенситного превращения отношение про- 45 должительностей охлаждения водой и воздухом в цикле для .сталей с невысокой и повышенной устойчивостью переохлажденного аустенита устанавливается равным соответственно 1:1 — 1:2 и

1:5 — 1:10.

Уменьшение суммарной длительности каждого цикла охлаждения ниже 2 с нецелесообразно из-за сопоставимого по величине необходимого времени переключения подачи воды и воздуха в цикле, что затруднит регулирование заданной скорости охлаждения. Увеличение длительности каждого цикла охлаждения водои и воздухом свыше 10 с не обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости охлаждения. Небольшая длительность каждого цикла охлаждения (1-3), реализуется для изделий с небольшим расчетным сечением 10-30 мм, длительность циклов увеличивается с увеличением Расчетного сечения изделия, достигая максимальных значений 8-10 с для иэделий с расчетным сечением свыше 100 мм сталей с повышенной устойчивостью переохлаждения аустенита.

Уменьшение скорости охлаждения по мере снижения температуры изделия происходит за счет снижения длительности охлаждения водой в каждом цикле по отношению к длительности охлаждения воздухом. Это позволяет реализовать на начальной стадии охлаждения в области температур возможного перлитного превращения и минимальной устойчивости переохлажденного аустенита, охлаждение с высокой скоростью превышающей критическую, в дальнейшем эта скорость постепенно снижается, достигая минимально необходимых для реализации мартенситного превращения значений в температурном интервале этого превращения.

Реализация предлагаемого способа позволяет исключить появление трещин при закалке изделий легированных сталей за счет охлаждения при мартен-, ситном превращении с усредненной скоростью 20-30 С/с, исключающей возникновение при этом значительных термических напряжений.

Пример. Вал самоходного ком байна Дон-1500 из стали 40Х массой

9 1 кг с расчетным диаметром 40 мм, У о имеющий температуру 860-890 С, помещают в спрейер, охватывающий всю поверхность изделия, к которому подведены вода давлением 1,5-2 атм и сжатый воздух давлением 4-5 атм. Смену охлаждающих сред производят автоматически по заданной программе.

Результаты исследований процесса закалки вала сведены в таблицу.

В опытах 1-3 получена удовлетворительная структура закалки по всему сечению вала при отсутствии закалочных трещин, т.е. результат аналогичен закалке в масле.

Выбор оптимального варна.нта определяется характером деформа.ций, реднеассовая емпераура тали в ачале цикла, С

Конечная

Суммарная длнСреднемассовая температура стали к

Характеристика цикла охлаждения

Цикл охлах дения

Опыт структура стали, .наличке дефектов тельность цикла, с

Средняя скорость охлахдения, град./с

Время охВремя охОтклонение концу цикла, С лахдения во9» денна водой духом

1 5 7015 б

2 .2 55+5 б

4 0,5 25+5 б

1 870+10

2 450 20, 3 120+20

450+20

120+20

20+5

4

Мартенсит +

+ остаточный аустенит

Дефектов .нет

Мартенсит +

+ остаточный аустенит

Дефектов нет, Мартенсит +

+ остаточный аустеннт

Дефектов нет. 2 1 880 10

2 555т20

3 225+20

4

555+20 .

225+20

20+5

4 65+5, 5

2 2 55+5 6

4 1 30+5 8

1 80+5

2 55+5

1 45+5

0,5 2515

0 25 15+5

690+20

520+20

340+20

190+20

20+5! 890т10

2. 690i20

3 520+20

4 340+20

5 190 20

2,0

4 б

10!

2

4 1

880+10

160+20

90+5

Не определявт

1 7

2 2

160+20

20+5

Мартенсит +

+ остаточный аустенит

Закалочные трещины

Троостит +

+ мартенсит

Закалочных трещин нет

Иартенсит +

+ остаточный аустенит

Закалочные

5 1

2 2 .55+5

9 0,1 15+5

6 0,67 15+5

440+20

160+20

20+5

4.

0,9

870+10

440+20

160120 б

10

890+!0

60+20

6 1

10 2 5 80+5

2 !О О 2 10+5

12

20+3 трещины

5 15765

В опыте 4 закалочные трещины вызваны излишне высокой скоростью охлаждения в процессе первого цикла. /

При испытании опыта 5 в конечной структуре наблюдается троостит, что свидетельствует о предельном отношении времени охлаждения водой ко времени охлаждения воздухом, равном

1:10 на второй стадии процесса, т.е. от 440 до 160 С.

Дальнейшее снижение этого отно.шения не испытывают, так как это приводит к образованию в структуре свободного феррита.,15

Опыт 6 приводит к образованию тре-щин, вследствие того, что при отношении TO:2 процесс проводят при 60оС, т.е. на стали мартенситного превращения. 20

Предлагаемый способ закалки позволяет получить более однородную, структуру по сечению изделий с расчетным .сечением более 30 мм по .сравнению с за-, калкой в масле, отказаться от исполь: 25 зования масла в качестве охлаждающей среды для легированных сталей и лик75 6 видировать в результате этого о ции очистки и мойки изделий. Способ является экологически чистым по сравнению с закалкой легированных сталей в масле, позволяя устранить слох1ную систему удаления паров масла и очистки сточных вод, отказ от сложных противопожарных установок. Способ .обеспечивает более благоприятные условия работы термистов.

Формула изобретения

Способ струйной закалки изделий, включающий подачу чередующихся струй воды и воздуха на поверхность изделия, отличающийся тем, что, с целью повышения качества закалки изделий за счет предотвращения трещинообразования, подачу струй воды н воздуха на поверхность изделия осуществляют последовательно и циклами, при постепенном снижении от цикла к циклу соотношения в них времени подачи воды и воздуха от 5-3 до

1-.О,1 и суммарной длительности каждого цикла 2-10 с.