RU2164348C2 - Method establishing heat stability of steel - Google Patents

Method establishing heat stability of steel Download PDF

Info

Publication number
RU2164348C2
RU2164348C2 RU99108282/02A RU99108282A RU2164348C2 RU 2164348 C2 RU2164348 C2 RU 2164348C2 RU 99108282/02 A RU99108282/02 A RU 99108282/02A RU 99108282 A RU99108282 A RU 99108282A RU 2164348 C2 RU2164348 C2 RU 2164348C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hardness
core
diffusion layer
layer
samples
Prior art date
Application number
RU99108282/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99108282A (en
Inventor
Л.П. Карпов
Г.М. Железнов
Original Assignee
Комбинат "Электрохимприбор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Комбинат "Электрохимприбор" filed Critical Комбинат "Электрохимприбор"
Priority to RU99108282/02A priority Critical patent/RU2164348C2/en
Publication of RU99108282A publication Critical patent/RU99108282A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2164348C2 publication Critical patent/RU2164348C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)

Abstract

FIELD: chemical and heat treatment of steel. SUBSTANCE: method establishing heat stability of steel includes manufacture of samples, chemical and heat treatment of samples together with parts to obtain specified hardness with use of standard technology to form surface diffusion layer, determination of starting hardness of samples in three zones: on surface of diffusive layer, at depth of layer specified by technology and in core of sample without diffusive layer, additional heating at 500 C and repeat determination of hardness in three zones. After this loss of hardness in each zone is found as percentage of starting hardness, relative heat stability of diffusive layer in specified zone is calculated as difference of losses of hardness of core and diffusive layer referenced to losses of hardness of core and diffusive layer expressed in percentage. EFFECT: prediction of heat stability of working parts of tools made of economically alloyed steels with surface alloying and hardening which provides for increased durability of tools. 1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться при изготовлении инструмента с химико-термической обработкой (ХТО) и окончательным отпуском при температуре не выше 500oC.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in the manufacture of tools with chemical heat treatment (CTO) and final tempering at a temperature not exceeding 500 o C.

Известны способы определения теплостойкости (красностойкости) стали многократным нагревом с выдержкой по 1 ч на температуры, обеспечивающие сохранение заданного уровня твердости, например 50 или 45 HRC (Геллер Ю.А. "Инструментальные стали". - М. : Металлургиздат, 1961, с. 56), или с выдержкой 4 ч и уровнем "остаточной" твердости 59 HRCэ (ГОСТ 19265-73. Прутки и полосы из быстрорежущих сталей).Known methods for determining the heat resistance (redness) of steel by repeated heating with a shutter speed of 1 h at a temperature that ensures the preservation of a given level of hardness, for example 50 or 45 HRC (Geller Yu.A. "Tool steel". - M.: Metallurgizdat, 1961, p. 56), or with a holding time of 4 hours and a level of "residual" hardness of 59 HRC e (GOST 19265-73. Rods and strips of high-speed steels).

В качестве ближайшего аналога представлен способ определения теплостойкости стали, включающий изготовление образцов, термообработку до заданной твердости с применением установленной технологии, дополнительный нагрев в течение 4 часов до температур, при которых ожидается развитие необратимого разупрочнения, определение твердости и оценку теплостойкости стали (Геллер Ю. А. Инструментальные стали. - М.: Металлургия, 1983, с. 66, аб. 2-4, рис. 35). As the closest analogue, a method for determining the heat resistance of steel is presented, including the production of samples, heat treatment to a given hardness using the established technology, additional heating for 4 hours to temperatures at which irreversible softening is expected to develop, determination of hardness and assessment of heat resistance of steel (Geller Yu.A Tool steel. - M.: Metallurgy, 1983, S. 66, ab. 2-4, Fig. 35).

Однако все эти способы не находят широкого применения, т.к. не известно, какой уровень твердости задавать для сталей "небыстрорежущих" и "нештамповых". ГОСТ 19265-73 не обеспечивает эффективности способа из-за небольшого колебания температуры теплостойкости, равной 620-630oC для всех сталей. Эти способы неприемлемы для изделий с ХТО, когда твердость имеет переменное значение по глубине диффузионного слоя.However, all these methods are not widely used, because it is not known what level of hardness to set for non-quick cutting and non-stamping steels. GOST 19265-73 does not ensure the effectiveness of the method due to a small fluctuation in the heat resistance temperature equal to 620-630 o C for all steels. These methods are unacceptable for products with XTO, when the hardness has a variable value along the depth of the diffusion layer.

Технический результат реализации предлагаемого способа заключается в возможности прогнозировать относительную теплостойкость диффузионного слоя изделий, изготовленных из разных сталей, с разным уровнем твердости. Также заявленный способ позволяет обоснованно назначать способы ХТО и определять уровень технологической твердости, исходя из эксплуатации в условиях повышения температуры металла, обеспечивает контроль теплостойкости, особенно рабочих частей инструмента, режущих кромок после заточки, шлифовки, когда часть диффузионного слоя, имеющего переменный химсостав по глубине, снимается. Все это позволяет повысить эффективность применения ХТО, особенно нового способа - комплексного легирования, и повысить стойкость инструмента. The technical result of the implementation of the proposed method lies in the ability to predict the relative heat resistance of the diffusion layer of products made from different steels with different levels of hardness. Also, the claimed method allows you to reasonably assign XTO methods and determine the level of technological hardness, based on operation under conditions of increasing metal temperature, provides control of heat resistance, especially of tool working parts, cutting edges after sharpening, grinding, when a part of the diffusion layer having a variable chemical composition in depth, removed. All this allows you to increase the efficiency of the use of XTO, especially the new method - complex alloying, and to increase the tool life.

Задача изобретения - расширить технологические возможности способа и сделать его приемлемым для изделий с диффузионным слоем, изготовленных из любых сталей. The objective of the invention is to expand the technological capabilities of the method and make it acceptable for products with a diffusion layer made of any steel.

Поставленная задача достигается тем, что способ определения теплостойкости стали включает изготовление образцов, химико-термическую обработку образцов совместно с деталями до заданной твердости и с применением установленной технологии, определение твердости в трех зонах: на поверхности диффузионного слоя, на технологической глубине, в сердцевине без слоя ХТО, дополнительный нагрев при 500oC, снова определяют твердость в трех зонах, находят потерю твердости в каждой зоне в процентах к исходной, рассчитывают относительную теплостойкость диффузионного слоя в заданной зоне как разницу потери твердости сердцевины и диффузионного слоя, отнесенную к потере твердости сердцевины, выраженную в процентах. При этом считается, что теплостойкость сердцевины изделий, т.е. всех сталей, как твердость после отпуска на разные температуры, известна по справочникам.The problem is achieved in that the method for determining the heat resistance of steel includes the production of samples, chemical-thermal treatment of samples together with parts to a given hardness and using the established technology, determination of hardness in three zones: on the surface of the diffusion layer, at the technological depth, in the core without a layer the XTO, additional heating at 500 o C, is again determined in three zones of firmness, loss of hardness are in each zone as a percentage of the original, calculated relative heatproof diffusion layer in a predetermined zone of the core loss as the difference in hardness and the diffusion layer, referred to the hardness of the core loss, expressed as a percentage. It is believed that the heat resistance of the core products, i.e. all steels, like hardness after tempering at different temperatures, is known from reference books.

Отличие заявленного способа от ближайшего аналога заключается в том, что в качестве термообработки образцы совместно с деталями подвергают химико-термической обработке для создания поверхностного диффузионного слоя, после термообработки определяют исходную твердость образцов в трех зонах: на поверхности диффузионного слоя, на глубине слоя, заданной технологией, и сердцевине образца без диффузионного слоя, затем проводят дополнительный нагрев при 500oC, снова определяют твердость в трех зонах, находят потерю твердости в каждой зоне в процентах к исходной, рассчитывают относительную теплостойкость диффузионного слоя в заданной зоне как разницу потери твердости сердцевины и диффузионного слоя, отнесенную к потере твердости сердцевины, выраженную в процентах.The difference between the claimed method and the closest analogue is that, as a heat treatment, the samples together with the parts are subjected to chemical-heat treatment to create a surface diffusion layer, after heat treatment, the initial hardness of the samples is determined in three zones: on the surface of the diffusion layer, at the depth of the layer specified by the technology and the core sample without the diffusion layer, then additional heating is carried out at 500 o C, is again determined in three zones of firmness, loss of hardness are in each district n otsentah to source, calculated relative heat resistance of the diffusion layer in the predetermined zone of the core loss as the difference in hardness and the diffusion layer, referred to the hardness of the core loss, expressed as a percentage.

Для реализации способа выполняют операции:
1. Изготавливают образцы, подвергая их химико-термической обработке совместно с деталями или применяя аналогичную технологию.
To implement the method perform the following operations:
1. Samples are made by subjecting them to chemical-thermal treatment together with parts or using a similar technology.

2. Определяют исходную твердость в трех зонах: на поверхности диффузионного слоя, на технологической глубине (как при изготовлении деталей, например, заточкой, шлифовкой), в сердцевине без слоя ХТО. 2. The initial hardness is determined in three zones: on the surface of the diffusion layer, at the technological depth (as in the manufacture of parts, for example, sharpening, grinding), in the core without the XTO layer.

3. Проводят нагрев при 500oC 4 часа. Если нагрев без защиты от окисления, то после нагрева защищают место под замер твердости, снимая металл не более 0,05 мм.3. Carry out heating at 500 o C for 4 hours. If heating is not protected against oxidation, then after heating they protect the place for measuring hardness, removing metal no more than 0.05 mm.

4. Повторно определяют твердость трех зон в тех же местах, где определяли до испытания нагревом. 4. Re-determine the hardness of the three zones in the same places where they were determined before the test by heating.

5. Рассчитывают потерю твердости в каждой зоне в результате нагрева в процентах к исходной, считая падение твердости с ростом температуры отжига монотонным. 5. Calculate the loss of hardness in each zone as a result of heating as a percentage of the original, considering the drop in hardness with increasing annealing temperature monotonic.

6. Рассчитывают относительную теплостойкость (%) поверхности диффузионного слоя или на технологической глубине как разницы потери твердости сердцевиной и диффузионным слоем к потере твердости сердцевины в этой зоне. 6. Calculate the relative heat resistance (%) of the surface of the diffusion layer or at the technological depth as the difference in the loss of hardness of the core and the diffusion layer to the loss of hardness of the core in this zone.

Изобретение поясняется схемой (см. чертеж) - графики потери твердости диффузионным слоем и сердцевиной в результате испытания теплостойкости нагревом на 500oC.The invention is illustrated by the scheme (see drawing) - graphs of the loss of hardness by the diffusion layer and the core as a result of testing heat resistance by heating at 500 o C.

Способ проверен практически при отработке технологии изготовления инструмента из конструкционных сталей 40Х и 38Х2МЮА с поверхностным диффузионным слоем, созданным нитроцементацией (патент РФ N 2082820, C 23 G 8/32) с последующей закалкой и отпуском - таблицы 1 и 2. The method was tested practically during testing the manufacturing technology of tools from structural steels 40X and 38X2MUA with a surface diffusion layer created by nitrocarburizing (RF patent N 2082820, C 23 G 8/32) with subsequent quenching and tempering - tables 1 and 2.

Относительная теплостойкость рассчитана по формуле

Figure 00000001

где ОТ д/с - относительная теплостойкость диффузионного слоя, %;
ΔТВс, ΔТВ д/с - потеря твердости сердцевины и диффузионного слоя в результате испытания нагревом на 500oC, %.Relative heat resistance calculated by the formula
Figure 00000001

where RT d / s is the relative heat resistance of the diffusion layer,%;
ΔTVS, ΔTV d / s - loss of hardness of the core and diffusion layer as a result of testing by heating at 500 o C,%.

В первом случае (таблица 1) относительная теплостойкость диффузионного слоя на поверхности и на любой глубине оценивается значениями выше 100%, т. к. интенсивность падения твердости слоя меньше, чем сердцевины. In the first case (table 1), the relative heat resistance of the diffusion layer on the surface and at any depth is estimated to be higher than 100%, since the intensity of the decrease in the hardness of the layer is less than that of the core.

Во втором случае (таблица 2), наоборот, твердость диффузионного слоя падает быстрее, чем сердцевины, относительная теплостойкость меньше 100%. In the second case (table 2), on the contrary, the hardness of the diffusion layer decreases faster than the core, the relative heat resistance is less than 100%.

Заявленный способ позволяет обоснованно назначать способы ХТО, уровень технологической твердости, исходя из эксплуатации в условиях повышения температуры металла. Дефицит быстрорежущих сталей, особенно вольфрамосодержащих, вызывает необходимость разрабатывать технологии применения сталей низколегированных, экономнолегированных для изготовления инструмента с последующим их поверхностным легированием и термообработкой. При этом необходим контроль теплостойкости, особенно рабочих частей инструмента, режущих кромок после заточки, шлифовки, когда часть диффузионного слоя, имеющего переменный химсостав по глубине, снимается. Все это позволяет повысить эффективность применения ХТО, особенно нового способа - комплексного легирования, и повысить стойкость инструмента. Реализация заявляемого способа возможна на стандартном оборудовании. The claimed method allows you to reasonably assign methods of XTO, the level of technological hardness, based on operation in conditions of increasing temperature of the metal. The shortage of high-speed steels, especially tungsten-containing steels, necessitates the development of technologies for the use of low-alloy, low-alloy steels for the manufacture of tools with their subsequent surface alloying and heat treatment. In this case, it is necessary to control the heat resistance, especially the working parts of the tool, cutting edges after sharpening, grinding, when a part of the diffusion layer having a variable chemical composition in depth is removed. All this allows you to increase the efficiency of the use of XTO, especially the new method - complex alloying, and to increase the tool life. Implementation of the proposed method is possible on standard equipment.

Claims (1)

Способ определения теплостойкости стали, включающий изготовление образцов, термообработку до заданной твердости с применением установленной технологии, дополнительный нагрев, определение твердости и оценку теплостойкости стали, отличающийся тем, что в качестве термообработки образцы совместно с деталями подвергают химико-термической обработке для создания поверхностного диффузионного слоя, после термообработки определяют исходную твердость образцов в трех зонах: на поверхности диффузионного слоя, на глубине слоя, заданной технологией, и сердцевине образца без диффузионного слоя, проводят дополнительный нагрев при 500oC, снова определяют твердость в трех зонах, находят потерю твердости в каждой зоне в процентах к исходной, рассчитывают относительную теплостойкость диффузионного слоя в заданой зоне как разницу потери твердости сердцевины и диффузионного слоя, отнесенную к потере твердости сердцевины, выраженную в процентах.A method for determining the heat resistance of steel, including the manufacture of samples, heat treatment to a given hardness using the established technology, additional heating, determination of hardness and assessment of heat resistance of steel, characterized in that, as heat treatment, the samples together with the parts are subjected to chemical-thermal treatment to create a surface diffusion layer, after heat treatment, the initial hardness of the samples is determined in three zones: on the surface of the diffusion layer, at the depth of the layer specified by the technol Gia, and the core sample without the diffusion layer is carried out the additional heating at 500 o C, again determine the hardness in three zones, are loss of hardness in each zone as a percentage of the original, calculated relative heat resistance of the diffusion layer in the job area as the difference in loss core hardness and diffusive layer, referred to the loss of core hardness, expressed as a percentage.
RU99108282/02A 1999-04-20 1999-04-20 Method establishing heat stability of steel RU2164348C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99108282/02A RU2164348C2 (en) 1999-04-20 1999-04-20 Method establishing heat stability of steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99108282/02A RU2164348C2 (en) 1999-04-20 1999-04-20 Method establishing heat stability of steel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99108282A RU99108282A (en) 2001-01-20
RU2164348C2 true RU2164348C2 (en) 2001-03-20

Family

ID=20218844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99108282/02A RU2164348C2 (en) 1999-04-20 1999-04-20 Method establishing heat stability of steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2164348C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГЕЛЛЕР Ю.А. Инструментальные стали. - М.: Машиностроение, 1983, с.66, аб.2-4. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guo et al. A comparative study of hard turned and cylindrically ground white layers
WO2005066383A1 (en) Method for carburizing a steel article and steel article thus obtained with improved wear resistance
JPH01268846A (en) Hot pressing tool steel
JPH02285024A (en) Manufacturing roller bearing member from solid-hardened roller bearing steel
JP2009299181A (en) High strength steel having excellent delayed fracture resistance, high strength bolt, and method for producing the same
RU2164348C2 (en) Method establishing heat stability of steel
GB2125442A (en) A procedure for the hardening of materials
EP3698902B1 (en) Improved method for manufacturing a shaping tool
US2371600A (en) Blade for tanning machinery
Vyas et al. The significance of the white layer in a hard turned steel chip
RU2153009C1 (en) Method for laser hardening of steel products
Atul Investigation on chromizing of C45 steel using response surface methodology
Timotius et al. The effect of heat treatment atmosphere on hardening of surface region of H13 tool steel
Dąbrowski et al. The microstructures and hardness analysis of a new hypereutectoid Mn-Cr-Mo-V steel
Davut et al. Hardening Behavior Characterization of Dual Phase Steels
RU2131468C1 (en) Process of hardening of cutting edges of parts of machines and tools
Bernardo et al. Correlation between Microstructure and Impact Toughness of Austempered High Carbon Steels in Bru State, Silicon, Nickel and Manganese Variant
RU2119164C1 (en) Method for determining diffusion layer impact elasticity
SU926070A1 (en) Method for chemical and heat treating tool steels
Weaver et al. A study of edge characteristics of sheared and bent steel plate
JP7178832B2 (en) Method for manufacturing surface hardening material
Shea Residual stress and microstructure in quenched and tempered and hot oil quenched carburized gears
RU2184796C2 (en) Method of nitride hardening of steel with double thermochemical treatment
SU812835A1 (en) Method of treatment of parts
SU933750A1 (en) Method for heat treating tools from high-speed steel