RU1768655C

RU1768655C - Method of hardening of steel articles

Info

Publication number: RU1768655C
Application number: SU904891301A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Ильинский; Людмила Венедиктовна Костылева
Priority date: 1990-11-02
Filing date: 1990-11-02
Publication date: 1992-10-15

Abstract

Использование: при термической обработке углеродистых сталей. Сущность изобретени : способ включает циклический индукционный нагрев обрабатываемой поверхности выше АСз с последующим охлаждением , нагревом под закалку и закалку. При этом в каждом цикле после разогрева поверхности до температуры Асз+(30...70&deg;С) осуществл ют самопроизвольное охлаждение при отключенном индукторе до температуры Ап+(20...50&deg;С). После серии циклов (не менее двух), при достижении необходимой глубины разогретого под закалку сло с последнего разогрева до температуры Асз+(30...70&deg;С) осуществл ют закалку издели . 2 табл.Usage: in the heat treatment of carbon steels. SUMMARY OF THE INVENTION: the method includes cyclic induction heating of the treated surface above AC3, followed by cooling, quenching and quenching heating. In this case, in each cycle, after heating the surface to Ac3 + (30 ... 70 ° C), spontaneous cooling is carried out with the inductor switched off to An + (20 ... 50 ° C). After a series of cycles (at least two), upon reaching the required depth of the layer preheated for quenching, from the last heating to Ac3 + (30 ... 70 ° C), the product is quenched. 2 tab.

Description

Изобретение относитс к термической обработке углеродистых сталей и может быть использовано дл поверхностной закалки массивных изделий из конструкционных и строительных сталей.The invention relates to the heat treatment of carbon steels and can be used for surface hardening of massive products from structural and construction steels.

Целью изобретени вл етс увеличение глубины закаленного сло без перегрева поверхности изделий.The aim of the invention is to increase the depth of the hardened layer without overheating the surface of the products.

Сущность способа заключаетс в том, что деталь помещают в индуктор, обеспечива минимальный зазор между нагреваемой поверхностью и витками индуктора. При включении генератора закаливаема поверхность прогреваетс на глубину, завис щую от частоты тока и при достижении температуры Асз+(30...70°С)т.е. несколько меньшей, чем температура закалки, генератор отключают и выдерживают отключенным, пока самопроизвольное охлаждение разогретого сло произойдет до температур Ап+(20...50°С), т.е. в области красного свечени . Продолжительность отключени The essence of the method is that the part is placed in the inductor, providing a minimum clearance between the heated surface and the turns of the inductor. When the generator is turned on, the hardened surface warms up to a depth depending on the frequency of the current and when the temperature Ac3 + (30 ... 70 ° C) is reached, i.e. slightly lower than the quenching temperature, the generator is turned off and kept off until the spontaneous cooling of the heated layer occurs to temperatures An + (20 ... 50 ° C), i.e. in the area of red glow. Shutdown duration

генератора зависит от геометрии детали, отношени объемов, прогреваемых под закалку , к общему объему детали и условий теплопередачи. Затем цикл повтор ют, добива сь одновременно увеличени толщины прогретого под закалку сло и объемного разогрева детали, снижающей опасность по влени закалочных трещин. После серии циклов (не менее двух) при достижении необходимой глубины разогретого под закалку сло , с последнего разогрева до Асз+(30...70°С) на поверхность воздействуют охлаждающим реагентом дл закалки.The generator depends on the geometry of the part, the ratio of volumes heated for hardening, to the total volume of the part, and heat transfer conditions. The cycle is then repeated, at the same time achieving an increase in the thickness of the quenched layer and volume heating of the part, which reduces the risk of quenching cracks. After a series of cycles (at least two), upon reaching the required depth of the layer preheated for quenching, from the last heating to Ac3 + (30 ... 70 ° C), the surface is exposed to a quenching coolant.

Пример 1. Цилиндрический образец из стали 45 диаметром 30 и высотой 30 мм подвергалс индукционному нагреву с одного из торцев с помощью лампового генератора ЛПЗ-107 с частотой 66000 Гц при зазоре между индуктором и нагреваемым торцем образца 0,5 мм, При этом второй торец образца притиралс к медному холодильнику массой 2 кг. Глубина разогрева доExample 1. A cylindrical sample of steel 45 with a diameter of 30 and a height of 30 mm was subjected to induction heating from one of the ends using an LPZ-107 tube generator with a frequency of 66000 Hz with a gap between the inductor and the heated end of the sample 0.5 mm, while the second end of the sample ground to a 2 kg copper refrigerator. Depth of heating to

слcl

СWITH

х| О 00x | About 00

о с about with

|СЛ| SL

температуры закалки фиксировалась с помощью подвижной иглы установленного р дом с образцом штатива, температура нагрева и охлаждени определ лась оптическим пирометром.The quenching temperature was recorded using a movable needle mounted next to the tripod sample, and the heating and cooling temperatures were determined with an optical pyrometer.

При одноразовом нагреве под закалку в течение 10 с удалось получить закаленный, а равно и свет щийс слой около 3 мм. При увеличении времени разогрева до 15 с поверхность перегрелась до белого калени и начала искрить. Глубина сло увеличилась до 3,5-3,7 мм. Дальнейшее увеличение времени нагрева (20 с) привело к оплавлению поверхности при глубине свет щегос сло 4-4,2 мм.With a one-time heating for quenching for 10 s, it was possible to obtain a hardened, as well as a luminous layer of about 3 mm. With an increase in the warm-up time to 15 s, the surface overheated to a white heat and began to sparkle. The depth of the layer increased to 3.5-3.7 mm. A further increase in the heating time (20 s) led to surface melting at a depth of 4–4.2 mm.

Уменьшение времени индукционного нагрева до 8 с практически не измен ло глубину прогретого сло 3 мм, но закалка фиксировала неоднородную твердость.Эксперимент повтор лс с циклическим нагревом образцов по предлагаемому способу при значени х дл стали 45 Асз S S790C C и Ап 5 730°С и по известному способу, выбранному за прототип. Конкретные режимы осуществлени способов приведены втабл. 1.Reducing the induction heating time to 8 s did not practically change the depth of the heated layer to 3 mm, but quenching recorded an inhomogeneous hardness. The experiment was repeated with cyclic heating of the samples according to the proposed method at values for steel 45 Ac3 S S790C C and An 5,730 ° C and by a known method selected for the prototype. Specific modes of implementation of the methods are given in Table. 1.

Моделирование известного режима осуществл лось на образце из стали 45, предварительно прогретом объемно до температуры относительной устойчивости аус- тенита ( 550°С) и установленном под индуктор дл циклических нагревов. Нагрев под закалку осуществл ли в течение 10 с в первом цикле дл обоих образцов, но по известному способу выполн ли более глубокое охлаждение до отсутстви свечени , вследствие чего очередной нагрев до температуры 840°С занимал практически такое же, как и в первом цикле, врем .The known mode was modeled on a sample of steel 45, preliminarily heated volumetric to a temperature of relative stability of austenite (550 ° C) and mounted under an inductor for cyclic heating. Heating for quenching was carried out for 10 s in the first cycle for both samples, but according to the known method, deeper cooling was carried out until there was no glow, as a result of which the next heating to a temperature of 840 ° C took almost the same time as in the first cycle .

Глубина разогретого под закалку сло после 7-го цикла нагрева по известному способу практически не отличалась от исходной и составила около 3,5-3,7 мм, а разбросы твердости по глубине закаленного сло были практически идентичны,The depth of the layer heated for hardening after the 7th heating cycle by the known method did not practically differ from the initial one and amounted to about 3.5-3.7 mm, and the hardness scatter along the depth of the hardened layer was almost identical,

Пример 2. Колесо ведущее гусеничного движител кишиневского трактора из стали 45Л подвергалось термической обра- ботке по известному и предлагаемому способам .Example 2. A drive wheel of a caterpillar mover of the Chisinau tractor made of 45L steel was subjected to heat treatment according to the known and proposed methods.

В соответствии с пор дком операции, предусмотренным известным способом, ведущее колесо подвергалось объемном нагреву в течение 1,5 ч до температуры 550°С, после чего его помещали в установку ТВЧ, где оно автоматически центрировалось поIn accordance with the procedure described in the known method, the drive wheel was subjected to volumetric heating for 1.5 hours to a temperature of 550 ° C, after which it was placed in a high-frequency unit, where it was automatically centered on

отношению к индуктору и подвергалось циклическим разогревом по контуру зубчатого венца до температуры 840°С и самопроизвольным охлаждением после отключени relative to the inductor and was subjected to cyclic heating along the contour of the gear to a temperature of 840 ° C and spontaneous cooling after shutdown

индуктора до 550°С. Врем нагрева сло составл ло 105-130 с при мощности генератора 360 кВт. При частоте тока 2400 Гц глубина прогретого под закалку сло за это врем достигала 7 мм во впадине зуба и 8inductor up to 550 ° C. The bed heating time was 105-130 s with a generator power of 360 kW. At a current frequency of 2400 Hz, the depth of the layer heated for quenching during this time reached 7 mm in the tooth cavity and 8

мм по контуру зуба. Врем охлаждени сло до 550°С после отключени индуктора составило около 120 с, после чего вновь включалс индуктор дл нагрева зубчатого венца. Продолжительность второго нагреваmm along the contour of the tooth. The time for cooling the layer to 550 ° C after turning off the inductor was about 120 s, after which the inductor was again turned on to heat the ring gear. The duration of the second heating

до температуры поверхности 840°С не уменьшилась и составила, как и в первом цикле, 107 с..to a surface temperature of 840 ° C did not decrease and amounted, as in the first cycle, 107 s.

В пределах точности измерени глубина разогретого под закалку сло также неWithin the measurement accuracy, the depth of the layer heated for quenching is also not

изменилась и составила 7 и 8 мм соответственно во впадине зуба и по контуру зуба. После охлаждени сло до 550°С в течение 130 с выполн лс третий цикл нагрева, который также не позволил заметно увеличитьchanged and amounted to 7 and 8 mm, respectively, in the tooth cavity and along the tooth contour. After cooling the layer to 550 ° C for 130 s, the third heating cycle was performed, which also did not allow a noticeable increase

глубину прогретого под закалку сло , и осуществл ли закалку в спрейере.the depth of the layer heated for hardening, and hardening was carried out in the sprayer.

Второе колесо в соответствии с предлагаемым способом подвергали индукционному нагреву от комнатной температуры иThe second wheel in accordance with the proposed method was subjected to induction heating from room temperature and

через 120 с температура прогретого сло достигла 840°С, а глубина 7 мм. Индуктор отключали на 36 с, в течение которых температура прогретого сло снизилась до 760°С, а толщина сло с этой температурой возросла до 9,5-10 мм, и вновь включали индуктор дл разогрева сло до 840°С в течение 60 с. Цикл повтор ли трижды и с последнего разогрева при толщине прогретого под закалку сло 13 мм, производили спрейернуюafter 120 s, the temperature of the heated layer reached 840 ° С and the depth was 7 mm. The inductor was turned off for 36 s, during which the temperature of the heated layer decreased to 760 ° C, and the layer thickness with this temperature increased to 9.5-10 mm, and the inductor was again turned on to warm the layer to 840 ° C for 60 s. The cycle was repeated three times, and from the last heating at a thickness of the layer heated for quenching 13 mm, spray

закалку. Результаты экспериментов приведены в таблице 2.hardening. The experimental results are shown in table 2.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A method for surface hardening of steel products, including cyclic induction heating of a surface above Ac3 followed by cooling, characterized in that, in order to increase the depth of the hardened layer without overheating of the surface of the products, the surface is heated to Ac3 + (30 ... 700 ° C), cooling - up to Ap + (20 ... 50) ° С, and from the last heating, hardening is carried out, while the cycles are repeated until the specified depth is reached

hardened layer.

Table 1

table 2