Способ термической обработки заэвтектоидных высоколегированных инструментальных сталей

Патент 610872

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

О П И Я"И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Сециавтистнческих

Респубпик (11) 610872

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свнд-ву (51) М. Кл.

С 21 ?) 1/78

С 21 ?) 9/38 (22) Заявлено 28.0576(21)2367675/22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 150678. Бюллетень № 22

ГеерМервтввевы1 вемвтвт

Совета тбввввтров ИСР

° е аееев ввобрвтеевй е отерытвб (53) УДК 621. 785. 79 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 200578 (72} /авторы) нзобретения

A.Ô.Äåãòÿðåâ, A.Ô.ÆåëåçHoí, Г.H.Àëåøå÷êèíà и А.A.Àñòàôüåâ (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАЭВТЕКТОИДНЫХ

ВысОкОлеГЙРОВАнных инстРументАльных стАлей

Изобретение относится к области металлургии, а точнее к термообработке стали. Изобретение наиболее эффективно может быть использовано для термообработки заэвтектоидных высоколегированных инструментальных сталей для валков холодной прокатки многовалковых станов.

Широкое применение для инструментов, деформирующих металл в холодном или относительно невысоко нагретом состоя- . нии, получили заэвтектоидные высоколегированные инструментальные стали, например высокохромистые стали (123 Cv при 1-1,5%С), обладающие высо- ть кой износоустойчивостью, повышенной теплостойкостью, малой деформируемоатью при термообработке и некоторыми другими особыми свойствами. Это стали марки Х12М, Х12МФ1 и им подобные. Я0

Выбор оптимальных температур закалки валков в зависимости от марки стали способствует повышению контактно-усталостиой прочности, твердости и иэносостойкости рабочего слоя, соответствую-К щим образом влияющих на эксплуатацион ную стойкость валков.

Известен способ термической обработки сталей Х12М, Х12МФ1, включающий закалку от температуры 1070110 С и 30 отпуск при 160-200 С (низкотемпературный отпуск) (11.

Сталь после такой термообработки имеет структуру: мартенсит, карбиды и .остаточный аустенит (20-25%) .

При эксплуатации валков, термообработанных этим способом, под воздействием температурно-силовых условий работы валка происходит распад мартенсита, что приводит к появлению в поверхностных слоях валка растягивающих напряжений. Кроме того, происходит локальный распад аустенита, совершающийся в объемах, где остаточное количество аустенита,наибольшее, приводит к развитию микросдвигов, перерастающих в трещины усталости, вызывающие выкрашивание на рабочей поверхности валка.

Из известнйх способов термической обработки заэвтектоидных высоколегированных сталей наиболее близким по технической сущности является способ термической обработки сталей Х12М, Х12ФФ (1) .Этот способ включает закалку от температур 1170-10 С, т.е.; закалку на вторичную твердость, и двух или трехкратный отпуск при 520 С (высокотемпературный отпуск). Более высокая температура закалки для заэвЫО872 тектоидных высоколегированных сталей обеспечивает получение более высокой прокалиэаемости эа счет более полного растворения карбидной фазы. При закалке от высоких температур стали типа 5

Х12М имеют большое количество остаточного высоколегированного аустеннта.

Высоколегированный аустенит более устойчив к воздействию напряжений, возникающих в валках в процессе эксплуатации и вызывающих пластическую деформацию в микрообъемах аустенита. Повышенная температура отпуска ускоряет структурные превращения, более полно снимает остаточные напряжения, cofcpaщает длительность цикла термообработки и повышает пропускную способность . термического оборудования.

Недостаток известного способа тер" мической обработки заэвтектоидных высоколегированных сталей заключается в том, что валки имеют низкую износостойкость и контактную выносливость, так как основной структурной составляющей валков по всему сечению является мартенсит; Под воздействием высо- 25 ких рабочих нагрузок при эксплуатации имеет место распад мартенсита в поверхностных слоях валка, который, как известнЬ, идет с уменьшением удельного объема. В результате этого, величина 30 сжимающих напряжений в поверхностном слое валка уменьшается, появляется пик растягивающих напряжений. Появление .растягнвающих напряжений является одной из причин возникновения отслоений 35 у валков. В связи с этим даже незначительное увеличение скалывающего напряжения в подповерхностных слоях валков способствует снижению сопротивления усталости материала и ускорению процесса его разрушения.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости валков холодной прокатки за..счет.повьааения контактной 45 выносливости, Поставленная, цель достигается тем, что производят высокотемпературный отпуск поверхности.

Такой способ термической обработки обеспечивает повьиаение эксплуатационной стойкости валков, Поверхностный отпуск на глубину 4-5 мм обеспечивает образование поверхностного слоя мартеисита толщиной 4-5 мм, который после окончательной механической обработки составляет .2-3 ма. Поверхностный слой, такой толщины обеспечивает отсутствие наклепа в поверхностной зоне валка в начальный период эксплуатации, повышенную стойкость валков в на- 60 чале эксплуатации, так как,высокотемпе.ратурный отпуск, при котором сохраняет ся высокая твердость мартенсита, обеспечивает низкий уровень остаточных напряжений в закаленном рабочем слое валка, что и повышает эксплуатационные свойства закаленного слоя.

Основной структурой составляющей в остальном сечении валка является высоколегированный аустенит (70- 80%).

В процессе работы валков под действием высоких рабочих нагрузок в подповерхностном слое происходит превращение высоколегированного аустенита в высоколегированный мартенсит. Образование мартенсита сопровождается увеличением объема подповерхностной зоны, что вызывает появление напряжений сжатия. По мере изнашивания мартенситного слоя происходит воспроизводство нового слоя под влиянием удельных давлений на валах в процессе эксплуатации. Сочетание твердых структурных составляющих и мягкой остаточного аустенита в значительном количестве снижает склонность к выкрашиванию валка.

Увеличение глубины отпущенного слоя, т.е. отпуск на глубину более 5 мм, приведет к понижению контактной выносливости и к выкрашиванню валков, так как в процессе эксплуатации максимальное упрочнение наблюдается на глубине 2-3 мм и при отпуске на глубину более 5 мм основной структурной составляющей на этой глубине будет мартеисит, который под воздействием силовых нагрузок распадается с уменьшением удельного объема, что прйведет к образованию пика растягивающих напряжений, являющихся одной из причин возникновения выкрашиваний у валков.

Пример. Заготовки опытных. образцов изготавливают иэ поковок проьыаленной плавки стали Х12ВИ, имеЬщей следующий состав, вес.Ф:

С Й Ка. da Мо Ч g

1,5 0,45 0,3 11,8 0,53 0,20 0,020 0,Р25

Заготовки подвергают изотермическому отжигу по режиму: нагрев до 800820аС, выдержка Г;5 ч, охлаждение до.

680-700 С, выдержка при 680-700РС 5 ч.

Окончательную термическую обработку образцов проводят по режимам, укаэанным в табл.1.

Отпуск на глубину 4-5 мм производятапутем нагрева ТВЧ до температуры

560 С, на глубину не более 5 мм с последующим охлаждением на воздухе.

Результаты испытаний приведены в табл.2.

Предлагаемюй способ термической обработки эаэвтектоидных высоколегированных сталей по сравнению с известными способами позволяет повысить экс-. плуатационную стойкость валков за счет увеличения контактной выносливости в 3 раза.

610872

Способ позволяет также сократить необходимость перезакалки валков в цикл термообработки, а также, исключить процессе эксплуатации.

Таблиц а1

Число отпусков

Температура наг под закалку, С

1020-1040 . 1130-1140

1130-1140

560 масло масло масло

3 на глубину

4-5 мм

560

Та бли ц а 2, 60-62

60-62

42,3

38,4

60,6

6552000

0„029

0 054

0э010

Формула изобретения

Составитель й.Секей

Редактор Н,Потапова Техред Н.ддудрейчук, Корректор Н.Ковалева

Заказ 3100/21 Тираж 716 Подписное

ЦИНИПИ Государственного комитета Совета Иинистров СССР по делам изобретений щ открытий

113035, Иосква, K-35 ° Payoacxaa Иаб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4

Способ термической обработки заэвтектоидных высоколегированных инстру-. ментальных сталей, преимущественно для изготовления валков холодной прокатки, включающлй закалку на вторичную твердость и высокотемпературный отпуск, отличающийся тем, что, с целью повыаения эксплуатационной стойкости валков, после закалки на вторичную твердость, производят высокотемпературный отпуск поверхности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

l. Гуляев A.Ï., Èåòàëëoíåäåíèå

" Иеталлургия, 1966, с.327, 328,