RU2113509C1 - Method for heat treatment of connecting rod forgings from alloyed steels - Google Patents
Method for heat treatment of connecting rod forgings from alloyed steels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2113509C1 RU2113509C1 RU97118893A RU97118893A RU2113509C1 RU 2113509 C1 RU2113509 C1 RU 2113509C1 RU 97118893 A RU97118893 A RU 97118893A RU 97118893 A RU97118893 A RU 97118893A RU 2113509 C1 RU2113509 C1 RU 2113509C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- forgings
- heating
- carried out
- cooling
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке стальных поковок из легированных сталей, преимущественно шатунов. The invention relates to metallurgy, in particular to the heat treatment of steel forgings from alloy steels, mainly connecting rods.
Известен способ закалки стальных изделий, включающий нагрев до температуры аустенизации и охлаждение со скоростью, удовлетворяющей условию. A known method of hardening of steel products, including heating to an austenitizing temperature and cooling at a speed satisfying the condition.
;
где
a, b, c - коэффициенты зависимости порогового значения вязкости разрушения от скорости охлаждения образцов;
KIrth = a/(lgV+b)+C;
KIrth - пороговое значение вязкости разрушения стали МПа•м1/2;
V - скорость охлаждения изделия, oC/с;
L - определяющий размер дефекта, мм;
σ
m - коэффициент местонахождения дефекта;
Способ трудно реализуем на практике, требует проведения значительного числа экспериментов в лабораторных условиях для различных плавок. Главное, что он не устраняет дефектов, а предлагает регламентировать скорость охлаждения для предотвращения их распространения [1]. ;
Where
a, b, c are the coefficients of the dependence of the threshold value of fracture toughness on the cooling rate of the samples;
K Irth = a / (logV + b) + C;
K Irth - threshold value of fracture toughness of steel MPa • m 1/2 ;
V is the cooling rate of the product, o C / s;
L is the defining size of the defect, mm;
σ
m is the defect location coefficient;
The method is difficult to implement in practice, requires a significant number of experiments in the laboratory for various swimming trunks. The main thing is that it does not eliminate defects, but suggests regulating the cooling rate to prevent their spread [1].
Известен способ термической обработки шатунов автомобильных двигателей, заключающийся в нагреве до температуры аустенизации 830oC, выдержку в течение 0,5 ч, охлаждение в тосоле, нагрев до температуры 650oC, выдержку в 1 ч, медленное охлаждение до нормальной температуры и очистку окалины стальной дробью [2].A known method of heat treatment of connecting rods of automobile engines, which consists in heating to an austenitization temperature of 830 o C, holding for 0.5 h, cooling in antifreeze, heating to a temperature of 650 o C, holding for 1 h, slow cooling to normal temperature and cleaning the scale steel shot [2].
Недостаток выше названного способа состоит в том, что при наличии на поковке поверхностных дефектов при закалке происходит образование трещин и получается неисправимый брак. Кроме того, расходуется дорогостоящая охлаждающая жидкость тосол. В процессе использования тосола происходит его загрязнение окалиной и выгорание органических компонентов, что приводит к расслоению охлаждающей жидкости на тосол и воду. Таким образом, горячая поковка из легированной стали, соприкасаясь отдельными участками с водой, испытывает высокие термические напряжения, в результате действия которых происходит образование трещин даже при отсутствии концентраторов напряжений на поверхности. Наблюдаются случаи повального брака до 20%. Срочно меняют тосол на новый. The disadvantage of the above method is that in the presence of surface defects in the forging during hardening, cracking occurs and an unrecoverable defect is obtained. In addition, expensive coolant antifreeze is consumed. In the process of using antifreeze, it becomes contaminated with scale and burns out organic components, which leads to the stratification of the coolant into antifreeze and water. Thus, hot forgings made of alloy steel, in contact with water in separate areas, experience high thermal stresses, resulting in the formation of cracks even in the absence of stress concentrators on the surface. Cases of general marriage up to 20% are observed. Immediately change the antifreeze to a new one.
Поставлена задача разработать способ термической обработки поковок шатуна из легированных сталей, который обеспечит устранение поверхностных дефектов (концентраторов напряжений) в процессе нагрева и выдержки поковок под аустенизацию и применить закалку с низкой скоростью охлаждения для снижения величины термических напряжений. Кроме того, необходимо уйти от использования дорогостоящей охлаждающей жидкости с изменяющимися в процессе эксплуатации свойствами. The task is to develop a method for the heat treatment of connecting rods of alloy steels, which will eliminate surface defects (stress concentrators) during heating and aging the forgings for austenization and apply hardening with a low cooling rate to reduce thermal stresses. In addition, it is necessary to get away from the use of expensive coolant with properties that change during operation.
Технический результат в способе термической обработки поковок из легированных сталей, включающем нагрев до температуры аустенизации, закалку, высокотемпературный отпуск, очистку от окалины достигается тем, что нагрев ведут до температуры 860oC960oC, в окислительной атмосфере с коэффициентом избытка подачи воздуха 1,25 oC 2,25 в течение 60oC180 мин, а закалку осуществляют охлаждением сжатым воздухом в течение 6oC20 мин до температуры ниже 320oC.The technical result in the method of heat treatment of forged alloy steel, comprising heating to the austenitizing temperature, quenching, high temperature tempering, descaling is achieved in that the heating is carried out until the temperature of 860 o C960 o C, in an oxidizing atmosphere with a coefficient of excess air of 1.25 o C 2.25 for 60 o C180 min, and hardening is carried out by cooling with compressed air for 6 o C20 min to a temperature below 320 o C.
Нагрев поковок шатуна из стали 40ХН2МА ведут до температуры 900±10oC в течение 144±5 мин с коэффициентом избытка воздуха 1,4±0,1, охлаждение проводят в течение 10oC12 мин до температуры ниже 320oC, а отпуск ведут при температуре 560±10oC в течение 240 мин.Heating forgings of steel rod 40HN2MA lead to a temperature of 900 ± 10 o C for 144 ± 5 min with excess air ratio 1.4 ± 0.1, cooling is carried out within 10 minutes o C12 to a temperature below 320 o C, and lead rental at a temperature of 560 ± 10 o C for 240 minutes
Нагрев поковок в окислительной атмосфере с коэффициентом избытка воздуха более 1,25 (на 1 м3 газа приходится 12,5 м3 воздуха) приводит к выгоранию дефектов на поверхности поковок, тем самым устраняются концентраторы напряжений, которые в процессе закалки под действием термических напряжений раскрываются и приводят к окончательному браку. Экспериментально установлено, что нагрев с меньшим коэффициентом избытка воздуха не позволяет полностью устранить поверхностные дефекты. При нагреве с коэффициентом избытка воздуха более 2,25 происходит обильное окалинообразование и за время аустенизации выгорает не только поверхностный дефектосодержащий слой, но и основной металл поковки. Кроме того, снижается эффективность работы печи (необходимо нагревать много избыточного воздуха).Heating of forgings in an oxidizing atmosphere with an excess air coefficient of more than 1.25 (12.5 m 3 of air per 1 m 3 of gas) leads to the burning out of defects on the forgings surface, thereby eliminating stress concentrators that open during hardening under the influence of thermal stresses and lead to the final marriage. It was experimentally established that heating with a lower coefficient of excess air does not completely eliminate surface defects. When heated with an excess air coefficient of more than 2.25, heavy scale formation occurs and during austenization not only the surface defect-containing layer burns out, but also the base metal of the forging. In addition, the efficiency of the furnace is reduced (it is necessary to heat a lot of excess air).
Повышение температуры нагрева под закалку до 860oC960oC позволяет увеличить степень легированности аустенита, что приводит к снижению величины верхней критической скорости закалки, а это, в свою очередь, позволяет получить структуру мартенсита закалки при охлаждении с малой скоростью, применяя охлаждение сжатым воздухом в течение 6oC20 мин. Кроме того, при нагреве под закалку до 860oC960oC скорость окисления стали превышает скорость обезуглероживания поверхностного слоя.An increase in the temperature of quenching heating to 860 o C 960 o C allows increasing the degree of alloying of austenite, which leads to a decrease in the upper critical rate of quenching, and this, in turn, allows to obtain the structure of quenching martensite during cooling at low speed, using cooling with compressed air in within 6 o C20 minutes In addition, when heated to quenching to 860 o C960 o C, the oxidation rate of steel exceeds the rate of decarburization of the surface layer.
Время нагрева под аустенизацию зависит от размеров поковки. Мелкие поковки достаточно нагревать в течение 60 мин, а крупные поковки необходимо нагревать 180 мин. При меньшем времени нагрева процесс аустенизации пройдет неполностью. The heating time for austenitization depends on the size of the forging. Small forgings are enough to heat for 60 minutes, and large forgings need to be heated for 180 minutes. With shorter heating times, the austenitization process is incomplete.
Время охлаждения поковок сжатым воздухом также зависит от их размеров. Мелкие поковки достаточно охлаждать 6 мин, а крупные поковки необходимо охлаждать 20 мин. При меньшем времени охлаждения мартенситное преобразование пройдет неполностью. The cooling time of the forgings with compressed air also depends on their size. Small forgings are sufficient to cool for 6 minutes, and large forgings need to be cooled for 20 minutes. With shorter cooling times, the martensitic transformation is incomplete.
Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ термической обработки поковок отличается от прототипа. A comparative analysis of the proposed technical solution with the prototype shows that the proposed method of heat treatment of forgings is different from the prototype.
Если в способе-прототипе нагрев ведут до 830oC, то в предлагаемом способе до 860oC960oC. В способе-прототипе атмосфера не регламентируется, а в предлагаемом способе создается окислительная атмосфера с коэффициентом избытка подачи воздуха 1,25 oC 2,25. В прототипе время выдержки при нагреве 30 мин, а в предлагаемом способе 60 oC 180 мин. В прототипе закалку осуществляют путем погружения поковки в тосол, а в предлагаемом способе - охлаждением сжатым воздухом в течение 6oC20 мин.If the prototype method leads to heating up to 830 o C, then in the proposed method to 860 o C960 o C. In the prototype method, the atmosphere is not regulated, and in the proposed method creates an oxidizing atmosphere with a coefficient of excess air supply of 1.25 o
Эти отличительные признаки обеспечивают устранение дефектов на стадии нагрева поковок и снижают термические напряжения в процессе закалки, что приводит к получению качественной продукции. These distinguishing features ensure the elimination of defects at the stage of heating the forgings and reduce thermal stresses during the hardening process, which leads to the production of high-quality products.
Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию "новизна". Thus, this technical solution meets the criterion of "novelty."
Анализ авторских свидетельств, патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков предлагаемого изобретения по их функциональному назначению. Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". The analysis of copyright certificates, patents and scientific and technical information did not reveal the use of new significant features of the invention according to their functional purpose. Thus, the present invention meets the criterion of "inventive step".
Пример конкретного выполнения. Обработке по предлагаемому способу подвергали поковки шатуна автомобиля КАМАЗ чертеж 740-1004050/55, изготовленные из прутка диаметром 70 мм, стали марки 40ХН2МА ТУ 14-1-2598-79. Масса поковки 4,3 кг. Величина опытно-промышленных партий по 720 штук каждая. Поковки укладывали в один слой по 15 штук на поддон (партии 1 и 2), в два слоя на поддон (партия 3) и нагревали в окислительной атмосфере с коэффициентом избытка подачи воздуха 1,4±0,1 в течении 144 мин до 900±10oC. Затем охлаждали сжатым воздухом в течение 10 мин в камере воздушного охлаждения до температуры ниже 320oC. Далее поковки на поддонах переносились в отпускную печь, где при температуре 560oC в течение 240 мин проводился отпуск. После этого поковки опрокидывали в тару и охлаждали на спокойном воздухе. Охлажденные поковки очищали стальной дробью в дробеструйных установках и подвергали визуальному контролю, контролю на твердость и люминесцентному контролю на наличие трещин и волосовин. Для очистки качества шатунов определяли микроструктуру и механические свойства.An example of a specific implementation. Processing according to the proposed method was subjected to forgings of the connecting rod of a KAMAZ automobile drawing 740-1004050 / 55, made of a bar with a diameter of 70 mm, steel grade 40XH2MA TU 14-1-2598-79. The mass of forgings is 4.3 kg. The size of pilot lots of 720 pieces each. Forgings were laid in one layer of 15 pieces per pallet (
Результаты испытаний приведены в таблице. The test results are shown in the table.
Для сравнения приведены данные о прототипе и требования ГОСТ 8479-70, КП 640. For comparison, data on the prototype and the requirements of GOST 8479-70, KP 640 are given.
Микроструктуру оценивали металлографическим способом. Микроструктура шатунов партии 1, 2 и прототипа - сорбит мелкодисперсный, партии 3 - сорбит среднедисперсный. Величина зерна у шатунов партий 1, 2 и 3 N 8 ГОСТ 5639-82. The microstructure was evaluated metallographically. The microstructure of the connecting rods of the
Анализ опытных данных показал, что проведение термообработки по предлагаемому способу позволяет устранить трещины и получить качественную продукцию. Analysis of the experimental data showed that the heat treatment of the proposed method can eliminate cracks and get quality products.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97118893A RU2113509C1 (en) | 1997-11-24 | 1997-11-24 | Method for heat treatment of connecting rod forgings from alloyed steels |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97118893A RU2113509C1 (en) | 1997-11-24 | 1997-11-24 | Method for heat treatment of connecting rod forgings from alloyed steels |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2113509C1 true RU2113509C1 (en) | 1998-06-20 |
RU97118893A RU97118893A (en) | 1998-11-10 |
Family
ID=20198981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97118893A RU2113509C1 (en) | 1997-11-24 | 1997-11-24 | Method for heat treatment of connecting rod forgings from alloyed steels |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2113509C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2690873C1 (en) * | 2015-11-11 | 2019-06-06 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | Gas hardening method |
-
1997
- 1997-11-24 RU RU97118893A patent/RU2113509C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
2. Семендий В.И. и др. Прогрессивные технологи и, оборудование и автоматизация кузнечно-штамповочного производства КАМАЗа . - М.: Машиностроение, 1989, с.304, ил. с.170. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2690873C1 (en) * | 2015-11-11 | 2019-06-06 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | Gas hardening method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101384744A (en) | Strip made of stainless austenitic steel with bright surface and excellent mechanical properties | |
FI68863B (en) | FOERFARANDE FOER VAERMEBEHANDLING AV ETT STAOLARBETSSTYCKE | |
JP5088633B2 (en) | Steel manufacturing method | |
US8377235B2 (en) | Process for forming steel | |
RU2113509C1 (en) | Method for heat treatment of connecting rod forgings from alloyed steels | |
RU2404267C1 (en) | Method of heat treatment of items from chromium tool steel | |
CN114166605B (en) | Method for simulating and predicting core tissue performance of large-size CrMo steel member | |
Strobl et al. | New steel combinations produced by the Damascus technique | |
CZ2014405A3 (en) | Heat treatment process of bearing steel | |
RU2344182C2 (en) | Method of thermal processing of high-strength maraging steel articles | |
EP2708609A1 (en) | System and method for induction treatment of metals | |
Hauserova et al. | Pearlitic Lamellae Spheroidisation During Austenitization and Subsequent Temperature Hold | |
US3615925A (en) | Heat-treatment of steels | |
RU2816975C1 (en) | Method of heat treatment of articles made from steel with carbon content of 0,4-1,5% | |
JPH0730438B2 (en) | Carburizing and heat treatment method for high carbon chrome bearing steel | |
PARK et al. | Comparison of cold formability of cold drawn non-heat-treated steels having similar strength | |
SU812835A1 (en) | Method of treatment of parts | |
Totten et al. | Overview of intensive-quenching processes | |
Fonstein et al. | Phase transformation behavior during continuous cooling and isothermal holding of aluminum and silicon bearing TRIP steels | |
JP7119697B2 (en) | Steel materials for surface hardening and surface hardening parts | |
Semev et al. | Identifying causes of defects in bearings used in agricultural machines | |
RU2081191C1 (en) | Method of heat treatment of articles | |
JP4203982B2 (en) | Manufacturing method for rolled compacted products | |
Hou et al. | Research on short process hot forming technology of a medium manganese steel | |
Smoljan | An analysis of performance of combined cyclic heat treatment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101125 |