Способ химикотермической обработки стальных изделий

Способ химикотермической обработки стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность способа: стальные изделия, изготовленные из конструкционных легированных хромомолибденовых сталей, проходят предварительную аустенизацию, затем температуру снижают до значений, соответствующих температурной области повышенной устойчивости переохлажденного аустенита, верхний предел которой не более чем на 10°С превышает температуру максимальной устойчивости аустенита, а нижний составляет не менее 540°С, и ведут выдержку в азотоуглеродсодержащвй атмосфере, затем проводят закалку изделий, 2 табл.

СОКОЗ сОБЕ1СкИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PF СГ1УБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ll0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (1РИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВтоРCKOMY СВИДЕТЕЛЬCTBY (21) 4836576 02 (22) 07,06,90 (46) 23.10.92, Бюл. ¹ 39 (71) Научно-производственное объединение

"Волгоградский научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (72) P.В,Рулева, Н.И.Сологубова, В,И.Павлов и О.M.ßëäèíý (56) Отчет о научно-исследовательской работе "Исследование и разработка процесса низкотемпературной нитроцементации на базе печи СШЦМ 6.6/9 для повышения срока службы деталей текстильных машин", Ивановский текстильный институт им.

M,Â.ÔðóHçå.Póê. работы Ю.К.Котков.Инв.№

283. 0044203, Иваново, 1982, с. 16-17, Изобретение относится к химико-термической обработке, преимущественно низкотемпературной нитроцементации стальных изделий иэ конструкционных хромомолибденовых и молибденовых сталей, и может быть использовано в машиностроении для упрочнения широкой номенклатуры стальных иэделий, работающих в условиях износа при повышенных удельных давлениях или при одновременном воздействии динамических нагрузок.

Известен способ химико-термической обработки стальных изделий, включающий азотирование в смеси аммиака и природного газа, нитроцементацию при 650-690 С, нагрев под закалку при 720- 900 С в углеродсодержащей среде с добавлением в нее

1--10;(; аммиака или азо1а < последующую закалку в масле, воде или лодовоздушной смеси (а. с С ССР N 499314, кл. С 23 С 11 /18, 1974), . Ж 1770446 А1 (54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Сущность способа: стальные изделия, изготовленные из конструкционных легированных хромомолибденовых сталей, проходят предварительную аустенизацию, затем температуру снижают до значений, соответствующих температурной области повышенной устойчивости переохлажденного аустенита, верхний предел которой не более чем на 10 С превышает температуру максимальной устойчивости аустенита, а нижний составляет не менее 540 С, и ведут выдержку е азотоуглеродсодержащей атмосфере, затем проводят закалку изделий, 2 табл.

Однако в известном способе при нагреве изделий под закалку в результате диссоциации карбонитрида происходит уменьшение глубины карбонитридной зоны и увеличение ее пористости и, как следствие, снижение износостойкости.

Кроме того, этот способ не позволяет обрабатывать крупные изделия, требующие длительного времени нагрева и выдержки для аустенитизации, приводящих к нарушению сплошности карбонитридной зоны и к браку иэделий.

Наиболее близким по технической сущ- — ъ ности к предлагаемому является способ xvмико-термической обработки стальных изделий, включающий пр дварительную астенитизацию при температуре 860--880" C, в течение 1-1,5 ч, снижение;емпературы до

700"С, выдержку в течение 3-4 ч в азотоу леродсодержащей атмосфере и закалку (1j

1770446

Недостатком известного способа являетгя низкая твердость сердцевины изделий (200-270 НВ) вследствие превращения аустенита в процессе выдержки при 700 С в феррито-перлитную смесь с низкой твердостью. Это снижает долговечность деталей и зачастую приводит к их разрушению.

Целью изобретения является повышение прочностных Свойств и долговечности изделий за счет повышения прочностных свойств сердцевины, Поставленная цель достигается тем, что в способе химико-термической обработки стальных изделий преимущественно из конструкционных легированных хромомолибденовых и молибденовых сталей, включающем предварительную аустенитизацию, снижение температуры, выдержку в азотоуглеродсодержащей атмосфере и последующую закалку, согласно изобретению выдержку в азотоуглеродосодержащей среде ведут в температурной области повышенной устойчивости переохлажденного аустенита, верхний предел которой превышает температуру максимальной устойчивости аустенита не более чем на 10 С, а нижний предел составляет не менее 540 С, Анализ предлагаемого способа показал, что выдержка в температурной области повышенной устойчивости переохлажденного аустенита стабилизирует аустенит и предупреждает превращение по перлитному механизму, что позволяет при закалке получить в сердцевине мартенситную или троостомартенситную структуру, обладающую высокой твердостью, значительно превосходящую твердость феррито-перлитной структуры.

Целесообразность предлагаемых пределов изменения технологических параметров объясняется следующим.

При выдержке в азотоуглеродосодержащей атмосфере при температуре более верхнего предела длительность инкубационного периода, и соответственно, степень устойчивостй переохлажденного аустенита резко уменьшаются, что приводит к частичному или полному превращению аустенита в феррито-перлитную смесь и к разупрочнению сердцевины.

При выдержке в азотоуглеродсодержащей атмосфере при температуре ниже

540 С в результате низкой диффузионной о подвижности атомов углерода и азота затрудняются услîвия формирования карбонитридной зоны. что приводиг к снижению прочности поверхности.

При проверке соответствия решения критерию "существенные отличия" заявителем не обнаружены технические решения с

10

20 признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа. Это позволяет сделать вывод, что предложенное решение обладает существенными отличиями.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример. Образцы из.сталей 12Х2М и

35М нагревали в печи СШЦМ 6.6/9 при температуре 880 С в течение 1 ч, снижали температуру в соответствии с режимами по предлагаемому и известному способам, приведенными в таблице 1, выдерживали в среде азотоуглеродсодержащего газа в течение 4 часов и закалывали в масле И вЂ” 20А, Температуру максимальной устойчивости переохлажденного аустенита определяли в соответствии с диаграммами . изотермического превращения для соответствующих марок сталей.

Режимы химико-термической обработки представлены в табл. 1, Для проверки качества химико-термической обработки определяли макроструктуру и микротвердость поверхности .и

25 сердцевины и твердость сердцевины образцов. Микроструктуру определяли на микроскопе "Neophot — 2" по микрошлифам после травления в 4 -ном спиртовом растворе азотной кислоты, микротвердость — на при30 боре ПМТ вЂ” 3 при нагрузке 50 г, Твердость испытывали на твердомере типа TP.

Данные металлографического анализа и испытаний твердости приведены в табл. 2.

Как видно из данных табл. 2, предлага35 емый способ химико-термической обработки изделий(опыты 1-3) позволяет более чем в 2 раза повысить твердость и микротвердость сердцевины изделий при одновременном сохранении качества уп рочнения

40 поверхности по сравнению с известным способом.

Формула изобретения

Способ химико-термической обработки стальных изделий, преимущественно из

45 конструкционных легированных хромомолибденовых и молибденовых сталей, включающий предварительную аустенитизацию. снижение температуры, выдержку в азотоуглеродсодержащей атмосфере и последую50 щуюзакалку,отличающийся тем,что, . с целью повышения прочностных свойств и их долговечности за счет повышения твердости сердцевины изделий, выдержку в азотоуглеродсодержащей среде ведут в температурной области повышенной устой55 чивости переохлажденного эустенита, верхний предел которой превыьчает температуру максимальной устойчивости аустенита не более «е на 10" С, а нижний предел со."тавляет не мене 540 C.

1 770446

Таблица! пература вь ки, С

700

Таблица2

Микротвердость, ИР (средние значения) Номе р опыта

Микроструктура

Твердость сердцевины, HRC

Марка стали упрочненнои сердцевины поверхности упрочне иной. сердцввины поверх юсти

Предлагаемы способ

402

457

371

402

Карбонитрид

То же

Трос с тома рте нсит

То же и

lI 402

432

11» и и

lI и

Феррит,перлит, троостит

То же

203

548

272

402

35М 27

5 12Х2М 37

Троостит

0тсутствует эона карбонитрида

35М

То хе

331

Известный способ

578

548

186

22Э

6 12Х2М 15

35М 23

Карбонитрид

То же

Феррит,перлит

То же

Редактор

Заказ 3717 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственно о комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11Ъ)35. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Г!роизводсгвенно-излн1ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

1 12Х2М 38

35М 43

2 12Х2М 36

35М 42

3 12Х2М 37

35М 42

4 12Х2М 18

607

578

607

578

636

607

578

Составитель И.Дашкова

Текред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Козориз

490