CS243396B1

CS243396B1 - A method of heat treating components exposed to abrasive wear

Info

Publication number: CS243396B1
Application number: CS852655A
Authority: CS
Inventors: Josef Bystricky; Josef Mainzer; Vaclav Plesr; Frantisek Cipera
Original assignee: Josef Bystricky; Josef Mainzer; Vaclav Plesr; Frantisek Cipera
Priority date: 1985-04-11
Filing date: 1985-04-11
Publication date: 1986-06-12
Also published as: CS265585A1

Abstract

Způsob tepelného zpracování součástí vystavených účinkům abrazivního opotřebení je určený pro odlitky z chromniklmolybdenové oceli, u kterých je převládajícím namáháním ebraze, zejména součásti rypadel, bagrů, skrývkových a těžebních strojů. Odlitky se z austenitizační teploty ochlazují rychlostí 600 až 1 200 C za hodinu do teploty 300 C. posléze pak rychlostí max..50 °C za hodinu do teploty 100 až 150 °C, s následujícím popuštěním’ na teplotu 220 až 240 °C.The method of heat treatment of parts exposed to abrasive wear is intended for castings made of chromium-nickel-molybdenum steel, in which the predominant stress is abrasion, especially parts of excavators, dredgers, overburden and mining machines. The castings are cooled from the austenitizing temperature at a rate of 600 to 1,200 C per hour to a temperature of 300 C. then at a rate of max..50 °C per hour to a temperature of 100 to 150 °C, with subsequent tempering to a temperature of 220 to 240 °C.

Description

(54) Způsob tepelného zpracování součástí vystavených účinkům abrazivního opotřebení(54) A method of heat treating parts subjected to abrasive wear

Způsob tepelného zpracování součástí vystavených účinkům abrazivního opotřebení je určený pro odlitky z chromniklmolybdenové oceli, u kterých je převládajícím namáháním ebraze, zejména součásti rypadel, bagrů, skrývkových a těžebních strojů. Odlitky se z austenitizační teploty ochlazují rychlostí 600 až 1 200 C za hodinu do teploty 300 C. posléze pak rychlostí max..50 °C za hodinu do teploty 100 až 150 °C, s následujícím popuštěním’ na teplotu 220 až 240 °C.The method of heat treatment of components subjected to abrasive wear is intended for chromium-molybdenum steel castings in which ebrasion is the predominant stress, in particular excavator, excavator, overburden and mining machinery components. The castings are cooled from the austenitization temperature at a temperature of 600 to 1200 ° C per hour to a temperature of 300 ° C, then at a temperature of max. 50 ° C per hour to a temperature of 100 to 150 ° C, followed by tempering to 220 to 240 ° C.

Vynález se týká způsobu tepelného zpracování součástí vystavených účinkům abrazivního opotřebení.The invention relates to a method of heat treating parts subjected to abrasive wear.

Až dosud se součásti vystavené účinkům abrazivního opotřebení, jako díly rypadel, bagrů apod., přicházející ve styk s těženou horninou vyrábějí jako odlitky z ocelí legovaných chromém nebo chromém a vanadem.Until now, parts exposed to abrasive wear, such as excavator, excavator, etc., coming into contact with the excavated rock are produced as castings of chromium or chromium and vanadium alloyed steels.

Výsledné tepelné zpracováni spočívá v normalizačním žíhání a popouštění. V tomto stavu mají sučásti tvrdost v rozmezí 224 až 284 HB. Nevýhodou dosavadního způsobu je skutečnost, že v podmínkách vysoké abraze a značných měrných tlaků vykazují součásti velmi malou životnost, která ve svých důsledcích představuje významné snížení výkonnosti technologických celků.The resulting heat treatment consists of normalization annealing and tempering. In this state, the parts have a hardness in the range of 224 to 284 HB. A disadvantage of the prior art method is that under high abrasion conditions and high specific pressures, the components exhibit a very short service life, which in turn results in a significant reduction in the performance of the plant.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob tepelného zpracování odlitků vystavených účinkům abrazivního opotřebeni, zhotovených z chromniklmolybdenové oceli, obsahující v hmotnostních procentech 0,28 až 0,36 % uhlíku, 0,60 až 1,00 % manganu, 0,10 až 0,40 % křemíku, 1,10 až až 1,30 % chrómu, 2,00 až 2,30 % niklu, 0,24 až 0,30 % molybdenu, max. 0,025 % fosforu, max. 0,025 % siry, zbytek železo, spočívající podle vynálezu v tom, že odlitky se z austenitizační teploty ochlazují rychlostí 600 až 1 200 °C za hodinu do teploty 300 °C, posléze pak rychlostí max. 50 °C za hodinu do teploty 100 až 150 °C, s následujícím popuštěním na 220 až 240 °C.These disadvantages are eliminated by a method of heat treatment of castings subjected to abrasive wear, made of chromium-molybdenum steel, containing by weight 0.28 to 0.36% carbon, 0.60 to 1.00% manganese, 0.10 to 0.40% silicon , 1.10 to 1.30% chromium, 2.00 to 2.30% nickel, 0.24 to 0.30% molybdenum, max. 0.025% phosphorus, max. 0.025% sulfur, the remainder iron, according to the invention in that the castings are cooled from the austenitization temperature at a rate of 600 to 1200 ° C per hour to a temperature of 300 ° C, then at a rate of max. 50 ° C per hour to a temperature of 100 to 150 ° C, followed by tempering to 220 to 240 Deň: 32 ° C.

Výhodou způsobu podle vynálezu je mimořádná odolnost odlitků z výěe uvedené chromniklmolybdenové oceli proti úbytku hmoty. Ochlazování odlitků z austenitizační teploty je řízeno tak, aby nedocházelo k transformaci ve feritické oblasti. Zmenšení rychlosti ochlazování po dochlazení na 300 °C sníží gransformační pnutí odlitků a zároveň zvýší stabilitu austenitu, jehož obsah je po dosažení teploty kolem 100 °C minimálně 20 %.An advantage of the process according to the invention is the extraordinary resistance of the castings of the above-mentioned chromium-molybdenum steel to mass loss. The cooling of the castings from the austenitization temperature is controlled so as to avoid transformation in the ferritic region. Reducing the cooling rate after cooling down to 300 ° C will reduce the granulation deformation of the castings and at the same time increase the stability of austenite, whose content is at least 20% after reaching a temperature of about 100 ° C.

Následující nízkoteplotní popouštění při teplotách 220 až 240 ^QC podstatné neovlivní obsah metastabilního austenitu. Výsledkem navrhovaného postupu je směsná struktura nízkouhlíkového martenzitu a austenitu, která se vyznačuje mimořádně příznivými plastickými a křehkolomovými vlastnostmi při pevnostech v rozmezí 1 600 až 1 800 MPa.The following low-temperature tempering at temperatures of 220 to 240 ^Q C, does not substantially affect the content of metastable austenite. The result of the proposed process is a mixed structure of low-carbon martensite and austenite, characterized by extremely favorable plastic and brittle fracture properties at strengths in the range of 1600 to 1800 MPa.

Při provozování součásti v podmínkách abrazivního opotřebení, dochází v tenké povrchové vrstvě k transformaci metastabilního austenitu na martenzit. Tato transforamce je doprovázena objemovou změnou v povrchové vrstvě, vyvolávající tlakové pnutí, jejichž velikost je déna vztahy 1,2, 3, 4:When the component is operated under abrasive wear conditions, metastable austenite to martensite is transformed in a thin surface layer. This transformation is accompanied by a volumetric change in the pressure-producing surface layer, the size of which is determined by relations 1,2, 3, 4:

3(1 kde 4V je poměrná změna objemu E modul pružnosti /««Poissonova konstanta kde je měrný objem martenzitu V₀ je měrný objem austenitu3 (1 where 4V is the relative volume change E modulus of elasticity / «« Poisson's constant where the specific volume of martensite V ₀ is the specific volume of austenite

V_m = 0,12708 + 4,4448.10⁶í«+ 2,79.10^-3 C 3V _m = 0.12708 + 4.4448.10 ⁶ ± + 2.79.10 ^-3 C 3

V - 0,12282 + 8,560.10^-6 1« + 2.15.10^-3 C 4 ® A kde /tn je teplota / C/V - 0.12282 + 8.560.10 ^-6 1 «+ 2.15.10 ^-3 C 4 ® A where / tn is temperature / C /

C je obsah uhlíku /%/C is the carbon content (%)

Vnitřní tlaková pnutí vyvolaná účinkem transformace metastabilního austenitu výrazně zvyšují odolnost proti sbrazivnimu opotřebení až o 120 %. ,The internal compressive stresses caused by metastable austenite transformation significantly increase the abrasion resistance by up to 120%. ,

Příkladem způsobu tepelného zpracování podle vynálezu je výroba odlitků fréz na drcení jílů o průměru 1 450 mm s čistou hmotností 840 kg. Odlitky jsou zhotoveny z chromniklmolybdenové oceli následujícího chemického složení: 0,32 % uhlíku, 0,87 % manganu, 0,34 % křemíku, 1,25 % chrómu, 2,12 % niklu, 0,28 % molybdenu, 0,018 % fosforu, 0,012 % siry, zbytek železo.An example of a heat treatment method according to the invention is the production of 1450 mm clay milling castings with a net weight of 840 kg. The castings are made of chromium-molybdenum steel of the following chemical composition: 0.32% carbon, 0.87% manganese, 0.34% silicon, 1.25% chromium, 2.12% nickel, 0.28% molybdenum, 0.018% phosphorus, 0.012% sulfur, the rest iron.

Odlitky fréz se po apretaci homogenizačně žíhají režimem, který sestává z ohřevu na teplotu 930 °C s prodlevou 8 hodin, dále pak vychlazení v peci rychlostí 30 až 50 °C za hodinu.After finishing, the castings of the mills are annealed by means of a homogenization regime consisting of heating to 930 ° C with a delay of 8 hours, followed by cooling in the furnace at a rate of 30 to 50 ° C per hour.

Dalěí tepelnou operací je popouštění při teplotě 620 až 640 °C s prodlevou 12 hodin a vychlazením v peci nebo ná vzduchu. V této fázi výroby se odstraní nálitky a provede se mechanické opracování Sel a nábojů odlitků.Another thermal operation is tempering at a temperature of 620 to 640 ° C with a delay of 12 hours and cooling in an oven or air. At this stage of production, the risers are removed and mechanical processing of Sel and the hubs of the castings are performed.

Pro docílení konečných vlastností se odlitky fréz uloží na vůz pece. K zebezpečení nižší rychlosti ochlazování jsou náboje fréz chráněny pomocí kruhů a v horní části krytem. Odlitky takto připravené se ohřejí na austenitizační teplotu 880 °C s prodlevou 6 hodin.In order to achieve the final properties, the milling castings are placed on the furnace wagon. To ensure a lower cooling rate, the cutter hubs are protected by circles and a cover at the top. The castings thus prepared are heated to an austenitization temperature of 880 ° C with a delay of 6 hours.

Po vyjetí vozu následuje podle vynálezu řízené ochlazování povrchu odlitků směsí stlačeného vzduchu a vody tak, že teploty 300 °C je dosaženo na břitech za 40 minut. K vyrovnání teplot celého průřezu na teplotu 300 °C je zapotřebí 45 minut chladnutí na klidném vzduchu.After the vehicle has been driven off, according to the invention, the surface cooling of the castings is controlled by a mixture of compressed air and water so that a temperature of 300 ° C is reached on the cutting edges in 40 minutes. Cooling in still air is required for 45 minutes to equalize the temperature of the entire cross-section to 300 ° C.

Pak se součásti zavezou do pece, kde chladnou rychlostí 25 až 35 °C za hodinu do teplo ty 130 °C. Poslední operací je popouštění na teplotu 240 °c s prodlevou 10 hodin. 1'vrdost břitů fréz je 420 až 460 HB, v místě náboje 290 až 315 HB, obsah metastabilního austenltu na břitech je 24 %.Then the components are fed into an oven where they cool at a temperature of 25-35 ° C per hour to a temperature of 130 ° C. The last operation is tempering to 240 ° C with a delay of 10 hours. The hardness of the cutter blades is 420 to 460 HB, at the hub location 290 to 315 HB, the metastable austenite content on the blades is 24%.

Způsob tepelného zpracování součástí vystavených účinkům abrazivního opotřebení podle vynálezu lze využít pro součásti, u nichž je převládajícím namáháním abraze, zejména součásti rypadel, bagrů, skrývkových a těžebních strojů.The method of heat treatment of components subjected to abrasive wear according to the invention can be used for components in which abrasion is the predominant stress, in particular excavator, excavator, overburden and mining machinery components.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Process for heat treatment of castings subjected to abrasive wear, made of chromium-nickel-molybdenum steel, containing by weight 0.28 to 0.36% carbon, 0.60 to 1.00% manganese, 0.10 to 0.40% silicon, 10 to 1.30% chromium, 2.00 to 2.30% nickel, 0.24 to 0.30% molybdenum, max 0.025 * phosphorus, max 0.025% sulfur, the remainder iron, characterized in that the castings are the austenitization temperatures cool at 600 to 1200 ° C per hour to 300 ° C, then at a maximum of 50 ° C per hour to 100 to 150 ° C, followed by tempering to 220 to 240 ° C.