Способ комбинированной обработки стальных деталей

Способ комбинированной обработки стальных деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

В. А. Оловянишников, Ю. К. Королев, В. М. Зинч чпю;---.

3. А. Гончарова, С. А. Лушников и T. E. Фщтипп ва

l (с

Ордена Трудового Красного Знамени научно-исс доватецьский институт технологии автомобильной промышленн сти (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЪНЫХ

ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к химико-термической обработке, преимущественно к высокотемпературной газовой цементации изделий из низко- и среднедегированных цементируемых сталей.

Известен способ высокотемпературной газовой цементации с двойной закалкой, о включающий цементацию при 1050 С в течение 3 ч, подстуживание в печи до

950 С, закалку с температуры подстуживания, нагрев до температуры аустенизао ции 800 С, выдержку при этой температуре с последующими закалкой и отпуском (1) .

Двойная закалка после высокотемпературной цементации обеспечивает получение прочностных свойств на уровне обычной цементации, а именно а,=0,95 кгс м/см, НКС„,В =-52-60.

Недостаток данной термической обработки заключается в повышенном короб\ пении, возникающем в деталях сложной формы, в результате проведения двойной закалки.

Наиболее близким по технической сушности и достигаемому результату к предлагаемому является способ высокотемпературной газовой цементации, включающий цементацию при 1050 С и выдержкой в течение 45 мин подстуживание до температур перлитного превращения порядка

500-600 С, иэотермическую выдержку

20-60 мин при этих температурах, нао грев до температуры аустенизации 850 С последующую закалку и отпуск Pj.

Способ вследствие двойной перекрисо таллизации, протекающей при 500-600 С в процессе образования структур перлитного типа и при последующем нагреве до

850 С для закалки, обеспечивает достаточно высокие механические свойства, а именно а 1,29 кгс м/см и HRC

H ПЩ 58-60.

Однако известный способ трудно осуществим, так как для изотермической выдержки необходимо иметь специальную камеру, а исходя из условий взрывоопасности - генераторы двух типов.

907074 4 веют в масле и подвергают отпуску при

180 С в течение 1,5 ч. б

Для получения сравнитепьных данных производят термообработку образцов из стали 2ОХНМ по известному способу (табн. 1 и 2), нагрев до 1050 С, цементация в течение 60 мин, изотермическая о выдержка при 600 С в течение 60 мин, Ю нагрев под закалку до температуры 850 С с выдержкой 40 мин, закалка в горячем масле и отпуск при 180 С в течение

1,5 ч.

Режимы термической обработки сведены в табп. 1.

Отпуск поспе закапки при 180 С, 1,5 ч.

После завершения химико»термической обработки производят механические испытания, реэупьтаты которых представпены в табл. 2.

Кроме того, поршневые папьцы из стапи 15Х, обработанные известным способом и предлагаемым, проверяпи на ралдавпивание и изгиб.

Прочность на раздавпивание поспе иэ вестной обработки составпяет 17300кгс, . а поспе предложенной - 18000 кгс,проч. ность на изгиб в первом спучае равна

13400 кгс, а во втором случае

14200 кгс.

Выбор режима охпаждения можно объяснить следующим образом. При охпаждении с температуры цементапии со скоростью меньше 0,2 С/с выпадает цементитная сетка в спое, что приведет к резкому снижению механических свойств. Охпаждение со скоростью бопее 0,6 С/с о приведет к образованию мартенситных структур, что затрудняет перекристалпизацию при последующем нагреве под закацку, так как будет проявляться повы— шенная наспедоватепьность.

Рекомендуемый режим обработки (0,20

Ъ

0,6 C/c при 20-60 мин} приведет к распаду переохпажденного аустенита с образованием ферритс -цементной смеси, что обеспечит при нагреве под закапку, спедующем сразу за охлаждением прохождение фазовой церекристаппизации с попучением в слое при закалке мепкоигопьчатого мартенсита, что положитепьно сказывается на .механических характеристиках.

Кроме того, дпя обеспечения допговечности и надежности необходимо повысить ударную вязкость и усталостную прочность.

Llem изобретения — повышение допговечности дета пей.

Поставпенная цепь достигается тем, что согпасно способу вкпючающему цементацию при 1000-1050 С, подстуживаиие, нагрев под закапку, закапку и от- 10 пуск, подстуживание производят со ско ростью 0,2-0,6 С/с в течение 2060 мин, Способ осушествпяют следующим образом. 15

Детапи из цементируемых стапей нагревают до 1000-1050 С с выдержкой в течение 60-120 мин в газовой наугпераживающей атмосфере, затем охпаждают со скоростью 0,2-0,6ОС/с в течение 2060 мин, затем нагревают под эакапку до а

830-860 С, выдерживают при этой температуре 30-40 мин до выравнивания температуры садки, затем производят закапку в маспе и низкотемпературный отпуск при 180-200 С в течение 1,5-2 ч.

О

Охлаждение детапей с температуры цементации со скоростью 0,2-0,6 С/с в течение 20-60 мин приводит к образова нию ферритно-цементной смеси, необходиЗО мой дпя прохождения перекристаппизации при последующем нагреве под закапку. В итоге поспе эакапки и отпуска попучают мепкодисперсную структуру поверхностного споя: мепкоигаш чатый мартенсит и остаточный аустенит при вязкой серцеви35 не. Полученная структура обеспечивает повышение прочности и пластичности детапей, в частности увепичение ударной вязкости и устапостной прочности.

4О

Пример„Обрабатывают образцы иэ стали 2ОХНМ и детапи — поршневые пальцы из стапи 15Х. цементации осуществляют в двухкамерной гечи со встроенным эакапочным баком. Образцы и дета5 пи нагревают до температуры 1050 С и производят цементацию с помощью эндотермического газа с добавпением 1-5% метана (2,5%) в течение 60 мин. Затем производят охлаждение с температуры це- ментации в тамбуре, печи под вентипятором в среде отходящего из цементационной камеры газа в течение 20, 40 и

60 мин со скоростями соответственно

0,6, 0,4 и 0,2 С/с. Непосредственно поспе этого образны и пальцы нагревают до температуры закапки 850 С с выдержкой 40 мин, поспе чего их закапиОхлаждение с укаэанными скоростями в течение времени меньшего, чем 20 мин, не обеспечивает требуемую попноту структурного превращения, а охлаждение в течение времени бопьшего, чем 60 мин, удлинит процесс. цесса в целом, так как рчя среднелеги рованных сталей время изотермической" выдержки составляет 2-3 ч.

Кроме того, в результате повышения усталостной прочности и ударной вяэкос ти, предлагаемый способ позволяет новы» сить долговечность и работоспособность обрабатываемых деталей.

20ХНМ, 1050

Изотермичес- Мелкоигольчатый кая выдержка, мартенсит и ос600 С, таточный аусте60 мин нит

Сорбит

Мепкоигольчатый Тростит мартенсит, небольшое количество остаточного аустенита

Подстуживание 0,6 С/с, 20 мин

То же

То же

То же

Мелкоигольчатый Тростит мартенсит. следы остаточного аустенита

0,4 С/с

40 мин

0,2 С/с

60 мин

Мелкоигольчатый Тростит мартенсит, карбиды округлой формы, остаточный аустенит

15Х

Подстуживание 0,4 С/с, 40 мин

Таблица 2

70,0

58-60

1,29

О, 9-1,0

0,85-1,05

74,0

2,0

59-60

60-61

76,0

72,0

2,5

0,8-1,0

0,85-1,1

60-61

2,3

5 907074

Предлагаемый способ термической обработки позволяет упростить процесс благодаря замене выдержки непрерывным охлаждением.

Это при реализации способа позволит отказаться от специальной камеры дпя изотермической выдержки, а также уменьшает время продолжения всего проМелкоигольчатый мартенсит, мелкие равномерно распреде пенные карбиды

Тростосорбит, небольшие отдельные включения феррита

1. Котов О. К. Поверхностное упрочнение деталей машин химико-термическимй методами. М., Машиностроение

1969, с. 62-64.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 415315, кл. С 21 O 1/78, 1971. 7

907074

Форму па изобретен ия

Способ комбинированной обработки стальных деталей, включающий цементацию при 1000-105Î С, подстуживание, нагрев под закалку,закалку и отпуск, о та и ч а ю щ и и с s тем, что, с цепью повышения долговечности деталей и упрошения процесса, подстуживуние производят со скоростью 0,2-0,6 С/с в течение

2060 мин. б

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Составитель Р. Каыкова

Редактор Г. Вопкова Техред 3. Фанта Корректор Л. Бокшан

Заказ 520/34 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5 фипнап ППП Патент, r. Ужгород, уп. Проектная, 4