RU2090629C1

RU2090629C1 - Method of thermocyclic working carbon tool steel

Info

Publication number: RU2090629C1
Application number: RU95120661A
Authority: RU
Inventors: А.М. Гурьев; А.М. Кириенко; А.А. Рубцов
Original assignee: Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова
Priority date: 1995-12-01
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 1997-09-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method involves multiple heating carbon tool steel above Ac₁ by 40-80 C at the rate 4-8 C/s, cooling at cycle below Ac₁ to 250-300 C at the rate 1-7 C/s and tempering at 160-240 C. Method can be used in machine engineering. EFFECT: improved method of steel working. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам термической обработки инструментальных углеродистых сталей, и может быть использовано для изготовления инструмента и деталей машин в машиностроении. The invention relates to metallurgy, in particular to methods of heat treatment of tool carbon steels, and can be used for the manufacture of tools and machine parts in mechanical engineering.

Известен способ термической обработки углеродистой стали, включающий многократные нагревы со скоростью 50 -150^oC/мин до Ac₁+(30 - 50^oC), охлаждение в цикле на воздухе до температуры 590 -610^oC и охлаждение после последнего цикла в воде или масле.A known method of heat treatment of carbon steel, including multiple heating at a speed of 50 -150 ^o C / min to Ac ₁ + (30 - 50 ^o C), cooling in a cycle in air to a temperature of 590 -610 ^o C and cooling after the last cycle in water or oil.

Недостатком указанного способа является то, что повышение пластичности стали не сопровождается необходимым уровнем ее прочностных свойств. The disadvantage of this method is that the increase in ductility of steel is not accompanied by the necessary level of its strength properties.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является способ термоциклической обработки углеродистых сталей, включающий многократные нагревы выше Ac₁ на 30 50^oC, подстуживание на воздухе до температуры ниже Ac₁ на 30 -50^oC, снова нагрев выше Ac₃ на 30 70^oC, охлаждение в воде, после которого осуществляют отпуск при температуре 450 -500^oC для снятия внутренних напряжений.The closest in technical essence (prototype) is a method for thermocyclic treatment of carbon steels, including multiple heating above Ac ₁ at 30 50 ^o C, stirring in air to a temperature below Ac ₁ at 30 -50 ^o C, again heating above Ac ₃ at 30 70 ^o C, cooling in water, after which vacation is carried out at a temperature of 450 -500 ^o C to relieve internal stresses.

К недостаткам данного способа относят то, что повышение пластичности стали не сопровождается необходимым высоким уровнем ее прочностных свойств, а также то, что способ трудоемкий и длительный. Так, для его осуществления необходимо проведение нагрева и охлаждения до 10 раз, что неизбежно приводит к окислению поверхности изделия и образованию окалины ввиду того, что весь процесс термообработки проводят на воздухе. The disadvantages of this method include the fact that the increase in ductility of steel is not accompanied by the necessary high level of its strength properties, as well as the fact that the method is time-consuming and lengthy. So, for its implementation, it is necessary to conduct heating and cooling up to 10 times, which inevitably leads to oxidation of the surface of the product and the formation of scale due to the fact that the entire heat treatment process is carried out in air.

Сущность изобретения состоит в том, что в известном способе термоциклической обработки стали, при котором осуществляют нагрев выше Ac₁, охлаждение в цикле ниже Ac₁ и охлаждение в воде или масле после нагрева в последнем цикле с последующим отпуском, согласно изобретению, многократный нагрев проводят выше Ac₁ на 40 80^oC со скоростью 4 - 8^oC/с, а охлаждение в цикле осуществляют до температуры 250 -300^oC со скоростью 1 7^oC/с и отпуск проводят при температуре 160 240^oC.The essence of the invention lies in the fact that in the known method of thermocyclic processing of steel, in which heating is higher than Ac ₁ , cooling in a cycle below Ac ₁ and cooling in water or oil after heating in the last cycle, followed by tempering, according to the invention, multiple heating is carried out above Ac ₁ at 40 80 ^o C with a speed of 4 - 8 ^o C / s, and cooling in the cycle is carried out to a temperature of 250 -300 ^o C at a speed of 1 7 ^o C / s and tempering is carried out at a temperature of 160 240 ^o C.

Выполнение предлагаемого способа с такими режимами позволяет повысить ударную вязкость при сохранении высокой твердости, а также прочностные свойства стали при сохранении ударной вязкости за счет чередующегося повторения процессов взаимного растворения выделения между феррито-карбидной смесью и аустенитом, способствующего получению благоприятного структурного состояния в конечной структуре стали и возможности протекания процессов коагуляции и сфероидизации частиц избыточных фаз (сульфидов, фосфидов и др.), уменьшающих вредные влияния этих примесей. Охлаждение в цикле со скоростью 1 - 7^oC/с обеспечивает протекание процесса γ-α превращения в перлитной области с образованием мелкодисперсной феррито-карбидной смеси. Все это в конечном счете приводит к повышению прочности и пластичности стали, а отпуск при температуре 160 240^oC обеспечивает ее высокую твердость. Кроме того, в предлагаемом способе снижена длительность процесса за счет уменьшения количества циклов нагрева и охлаждения (в 3 4 раза).The implementation of the proposed method with such modes allows to increase the toughness while maintaining high hardness, as well as the strength properties of steel while maintaining toughness due to the alternating repetition of the processes of mutual dissolution of the precipitate between the ferrite-carbide mixture and austenite, which contributes to a favorable structural state in the final steel structure and the possibility of coagulation and spheroidization processes of particles of excess phases (sulfides, phosphides, etc.) that reduce harmful ence of these impurities. Cooling in a cycle at a rate of 1 - 7 ^o C / s provides the γ-α transformation process in the pearlite region with the formation of a finely dispersed ferrite-carbide mixture. All this ultimately leads to an increase in the strength and ductility of steel, and tempering at a temperature of 160 240 ^o C provides its high hardness. In addition, in the proposed method, the duration of the process is reduced by reducing the number of heating and cooling cycles (3-4 times).

Улучшение комплекса механических свойств позволяет повысить эксплуатационную стойкость инструмента, особенно испытывающего динамические нагрузки. Improving the complex of mechanical properties allows to increase the operational stability of the tool, especially experiencing dynamic loads.

Примеры осуществления способа. Examples of the method.

Способ осуществляется следующим образом. Берут образцы из стали У8 и У10 и подвергают нагреву до 790^oC со скоростью 4 8^oC/с в расплаве хлористых солей. Затем их охлаждают до температуры 280^oC путем переноса в камерную печь, нагретую до 280^oC. Затем образцы вновь нагревают до 790^oC путем переноса в первый расплав солей, охлаждают до 280^oC переносом в печь и т.д. после четвертого нагрева до 790^oC охлаждают в воде или масле (проводят закалку) с последующим отпуском при 200^oC.The method is as follows. Samples of steel U8 and U10 are taken and subjected to heating to 790 ^o C at a rate of 4 8 ^o C / s in a melt of chloride salts. Then they are cooled to a temperature of 280 ^° C. by transfer to a chamber furnace heated to 280 ^° C. Then the samples are again heated to 790 ^° C. by transferring salts to the first melt, cooled to 280 ^° C. by transfer to a furnace, etc. after the fourth heating to 790 ^o C is cooled in water or oil (hardening), followed by tempering at 200 ^o C.

Для получения сравнительных данных параллельно проводят термическую обработку по стандартной технологии: закалка плюс отпуск при 200^oC [3]
Пример по известному способу.To obtain comparative data, heat treatment is simultaneously carried out according to standard technology: quenching plus tempering at 200 ^o C [3]
An example of a known method.

Берут образцы сталей У8 и У10 и подвергают пятикратному нагреву до 760^oC со скоростью 70 150^oC/мин и охлаждают на воздухе до 680^oC. Затем их нагревают до 810^oC и охлаждают в воде. Для снятия внутренних напряжений проводят отпуск при 450 500^oC с последующим охлаждением на воздухе [2]
Результаты приведены в таблице.Samples of U8 and U10 steels are taken and subjected to five-fold heating to 760 ^° C at a rate of 70,150 ^° C / min and cooled in air to 680 ^° C. Then they are heated to 810 ^° C and cooled in water. To relieve internal stresses, leave at 450 500 ^o C followed by cooling in air [2]
The results are shown in the table.

Использование предлагаемого способа термоциклической обработки инструментальной стали позволяет повысить ударную вязкость в 4 6 раз по сравнению с традиционной закалкой при сохранении высокой твердости, а также повысить прочностные свойства стали при сохранении ударной вязкости и снижении длительности процесса по сравнению с термоциклической обработкой по режиму известного способа. Улучшение комплекса механических свойств позволяет повысить эксплуатационную стойкость инструмента, особенно испытывающего динамические нагрузки. Using the proposed method for thermocyclic processing of tool steel allows to increase the impact strength by 4–6 times compared with traditional quenching while maintaining high hardness, as well as to increase the strength properties of steel while maintaining impact strength and reducing the duration of the process compared to thermocyclic processing according to the mode of the known method. Improving the complex of mechanical properties allows to increase the operational stability of the tool, especially experiencing dynamic loads.

Литература
1. Федюкин В.К. и др. Новые способы термоциклической обработки конструкционных сталей. Л. ДНТП. 1973, с. 5 10.Literature
1. Fedyukin V.K. et al. New methods of thermocyclic treatment of structural steels. L. DNTP. 1973, p. 5 10.

2. А.с. СССР N1379322, кл. C21D 1/78. Способ термоциклической обработки углеродистой стали. 2. A.S. USSR N1379322, class C21D 1/78. Method for thermocyclic treatment of carbon steel.

3. Башкин Ю.А. Чмаков Б.К. Секей А.Г. Технология термической обработки стали. М. Металлургия, 1986, с.424. 3. Bashkin Yu.A. Chmakov B.K. Sekey A.G. Technology of heat treatment of steel. M. Metallurgy, 1986, p. 424.

Claims

The method of thermocyclic treatment of carbon tool steels, including multiple heating to a temperature above Ac ₁ and cooling to a temperature below Ac ₁ , cooling in water or oil after heating in the last cycle, followed by tempering, characterized in that multiple heating is carried out to a temperature above Ac ₁ at 40 80 ^o With a speed of 4 8 deg / s, and cooling to 250 -300 ^o With a speed of 1 7 deg / s, vacation is carried out at 160 240 ^o C.