Способ термической обработкизаэвтектоидных сталей

Способ термической обработкизаэвтектоидных сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

<и;831809

Союз Советских

Социалистических

Рес убпии

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6t ) Дополнительное к авт. свид-ау (22)Заявлено 13.09. 79 (21) 2817240/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет (5I)N. Кя.

С 21 0 1/04

C 21 0 1/78

3Ьаудвратвакивй камитвт ьСФР ио авлам изабрвтеиий и аткрытий (53) УДХ 621.785. .79(088.8}

Опубликовано 23.05 ° 81.. Бюллетень 1тх 19

Дата опубликования описания

А.Б. Кулемин, С.З. Некрасова, P.È.Ýíòè, В;А Мешалкин, А.Г. Сучков, Я.И. Спектор и Ю.Й. Яценко

).

Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина, Украинский ттаучно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов и Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени металлургический завод "Серп и Молот" j. (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54} СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ЗАЭВТЕКТОИДНЫХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при термической обработке заготовок или готовой продукции из заэвтектоидных стоячей для устранения в иих карбидной сетки и получения нри этом структуры зернистого перлита.

Известен способ сфероидизирующей обработки заэвтектоидной стали, предусматривающий устранение карбидной тО сетки и заключающийся в нагреве стали до температуры на 30-40 C sssse Ac< выдержке при этой температуре для полного прогрева и аустенитизации и последующем медленном охлаждении, 15 обеспечивающим распад аустенита в области высоких температур 1 .

Однако данный способ характеризуется большой продолжительностью обработки (примерно 20 ч) и не обес" печивает полного устранения карбидной сетки (балл выше 4), Известен также способ термической обработки заэвтектоидных сталей, направленный на устранение карбидной сетки и сокращение общей продолжительности обработки, заключающийся

s нагреве стали токами высокой частоты до температур на 150-250 С выше о

Ас в течение 30-200 с и последующем охлаждении на воздухе или в жидкости, в зависимости от диаметра обрабатываемого изделия 1.2).

Однако такой режим электровермической стали не обеспечивает структуры со сферондизированиыми карбидами и твердости, удовлетворяющей требованиям ГОСТа 801-60 (в частности для ШХ15-179-207 НВ), поскольку однократный электронагрев в. сочетании с охлаждением на воздухе приводит к структуре пластиночиого или точечного перлита, обладающей повьииенной твердостью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки заэвтектоидных

Наложение на обрабатываемое изделие ультразвуковых колебаний с ампли45 тудой деформации (2.,,) выше некоторой пороговой, т.е. с такой амплитудой, при которой напряжения (= ЕЯ } превышают критические напряжения, необходимые для движения и размножения дислокаций и ик взаимодействия, вслед50 ствие которого образуются точечные дефекты 1вакансии),позволяет изменить режимы обработки в сторону сокращения ее продолжительности. Это

«15 обусловлено тем, что наложение ультразвуковых колебаний приводит к образованию повьппенной концентрации несовершенств кристаллического строения

3 83180 сталей заключающийся в двухстадийном нагреве обрабатываемого изделия. Пер- вый нагрев стали направлен на устранение карбидной сетки, второй — на получение структуры и твердости, отвечающих требованиям ГОСТ 801-60.

Способ предусматривает ускоренный нагрев стали до 900-1009 С т.е. выше А, вЫдержку, ускоренное охлаждение до температур ниже А „, на- 10 пример до 600 С, вьдержку при этой температуре, повторный нагрев до

780ОС, т.е. выше Ас,1, выдержку при этой температуре и последующее замедленное охлаждение со скоростью 15

15-20оС/ч до комнатной температуры1.31, Однако хотя такой режим термической обработки заэвтектоидных сталей обеспечивает получение требуемой структуры и твердости и позволяет 20 уст, анить карбидную сетку, он характеризуется большой продолжительностью (15 ч)

Цель изобретения — сокращение продолжительности обработки и устранение повторного нагрева.

Поставленная цель достигается тем, что охлаждение после аустенитиэации ведут с одновременным наложением ультразвуковых колебаний, а после изотермической выдержки при температуре ниже Ас на 20-30 С сталь ускоренно охлаждают до комнатной температуры. Кроме того, наложение у1ьтразвуковьгх колебаний осуществляют с 35 ампЛитудой деформации выше пороговых значений в интервале 3,5 10 -3,5 10, Охлаждение после аустенитизации и после выдержки при температуре ниже

Ас4, которую осуществляют в течение 40

15-40 мин ведут соответственно со скоростью в 5-25 и 6-160оС/мин.

9 4 (дислокации, вакансии), в результате чего ускоряется дробление карбидной сетки и последующие сфероидизации остатков карбидной сетки и карбидов. перлита.

В таблице представлены минимальный, максимальный и оптимальный режимы термической обработки заэвтектоидных сталей (не исключающие других вариантов их осуществления).

Предлагаемый способ термической обработки опробован в полупромышленных условиях ЦНИИчермета на образцах из горячекатаного подката стали ШХ15 диаметром 8 мм и длиной 100 мм со структурой, состоящей из пластинчатого перлита и тонкой карбидной сетки, твердость которых составляла НВ 388401. Химический состав сталиХ: углерод 1Х; кром 1,7 ; кремний 0,25Х; марганец О,ЗХ, никель 0,2Х, молибден

0,04Х, железо — остальное, Наложение ультразвуковых колебаний частотой 19,6 кГц осуществляли, используя непосредственный акустический контакт колебательной системы с торцом образца с амплитудой 10,5-105 микрон, что соответствует амплитуде деформации в интервале 3, 5 х1 О "—

3,5>10 . Нагрев стали производили с помощью индукционной печи, а охлаждение — сжатым воздухом.

Предлагаемый способ термической обработки осуществляется следующим образом.

Заэвтектоидную сталь, например о

ШХ15 нагревают со скоростью 150 С/мин до температуры на 100 — 200 С вью ше Ас (800 С), т.е. до 900-1000 С.

Нагрев до температур ниже 900 не о обеспечивает полной аустенитиэации, в то время как нагрев выше 1000 С приводит к большому росту зерна и ухудшению свойств.

При достижении 900-1000 С сталь

0 подвергают выдержке в течение 10-.

20 мин. Выдержка продолжительностью менее 10 мин приводит к недостаточной аустенитизации, а при выдержке продолжительностью более 20 мин возможно обезуглероживание стали.

После выдержки сталь со скоростью

5-250С/мин охлаждают до 710-720 С, т.е. ниже Ас на 20-30 С, с одновременным наложением ультразвуковых колебаний при амплитуде деформации выше

5 8 пороговых значений в интервале

3,5«10 "-3,5х!О +.

Наложение ультразвуковых колебаний с амплитудой деформации менее

3,5МО " не позволяет устранить карбидную сетку и сократить продолжительность обработки, так как в струк.— туре стали при таких амплитудах не . образуются несовершенства кристаллического строения (дислокации, вакансии), в то время, как при амплитудах деформации более чем,5х10 происходит усталостное разрушение изделия.

Охлаждение стали до температур, выходящих из указанного интервала, не обеспечивает получение требуемой. структуры и не позволяет сократить продолжительность обработки. Это обусловлено тем, что при охлаждении до температур выше 720 С замедляется перлитное превращение (согласно диаграмме изотермического превращения обрабатываемой стали), а при охлаждении до температур ниже 710оС замедляются диффузионные процессы, вследствие чего замедляется и сфероидиэация карбидов. Охлаждение стали со скоростью более 25оС/мин в условиях ультразвукового воздействия не обеспечивает протекания в достаточной степени дробления карбидной сетки и процессов сфероидизации карбидов, а нри охлаждении со скоростью менее

Режим

Операция минимальный максимальный оптимальный

l 50

720

)5

715

710

Скорость охлаждения, W/ìèH

Амплитуда деформации

l6

1,9 к)0

3,5»!О

3,5к!О

Выдержка, мин

65

105

124

Нагрев,оС .Скорость нагрева, "С/мин

Выдержка, мин

Охлаждение, о С

Окончательное охлаждение, ОС/мин

Карбидная сетка, балл (по шкале )) 6 ГОСТ 80160) Общая продолжительность обработки, мин

31809 6

5 С/мин возможно усталостное разру- шение образца.

При достижении 713-720 C сталь для сфероидизации раздробленной карбидной сетки подвергают иэотермической выдержке в течение 15-40 мин. Продолжительность выдержки определяется временем превращения аустенита в перлит. Выдержка продолжительностью

tO более 40 мин нецелесообразна, так как к этому времени уже происходит полное превращение аустенита в перлит, в то время как выдержка в течение менее 15 мин не обеспечивает в доа1 таточной степени сфероидизации раздробленной карбидной сетки и карбидов перлита.

После вьдержки при температуре

Ас, сталь со скоростью 65-!60оС/мин О охлаждают до комнатной темературы.

Охлаждение стали со скоростью более

160 С/мин не обеспечивает в достаточной степени завершения процессов сфероидизации, в то время как охлаждение со скоростью менее 65ОС/мин является ие елесообразным.

Предлагаемый способ является более эффективным с точки зрения продолжительности обработки. Так, ЭР обработка изделия по известному способу длится 15 ч, по предлагаемому

33-124 мин, что позволяет в течение одного года сэкономить 715000 руб.

831809

Формула изобретения

I. Способ термической обработки заэвтектоидиых сталей, включающий нагрев выше Ас, выдержку, охлаждение до температуры нижне Ас, на

20-30ОС, выдержку и окончательное охлаждение, о т л и ч а ю щ и й" с я тем, что, с целью сокращения продолжительности обработки при уст- 1» ранении карбидной сетки, охлаждение . после аустенитизации ведут с одновременным наложением ультразвуковых колебаний, а после выдержки при температуре ниже Ас на 20-3() С сталь ускоренно охлаждают до комнатной температуры.

2. Способ по п. l, о т л ич а ю шийся тем, что наложение ультразвуковых колебаний осуществляют о с амплитудой деформации выше пороговых значений в интервале 3,5х)0 "3, 5.х)0

3. Способ по пп. 1 и 2, о т— л и ч а ю шийся тем, что охлаждение после аустенитизацни ведут со скоростью 5-21"C/èèí.

4. Способ по пп. 1-3, о т л и— ч а ю шийся тем, что выдержку при температуре ниже Ас„ на 20-ЭОО осуществляют в течение 15-40 мнн.

5. Способ по пп. I 4, о т л ич а ю щ и Й с я тем, что окончательное охлаждение ведут со скоростью

65-)6(Ft/мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l, Раузнн Я.P. Термическая обработка хромистой стали. И., Иашгнз, )963, с. 62-63.

2. Авторское свидетельство СССР

В 279676, кл. С 21 0 I/32, 1967.

3. Рауэин Я.P. Термическая обработка хромистой стали. М., Иашгиз, )963, с. 88.

Составитель А. Денисова

Ревактор И. Николайчук Техред Ж,Кастелевич Корректор И )))аРоши

Заказ 7322 Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035 Иосква Ж-35 Раушская наб.aö. 4l5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4