RU2178004C1 - Способ термообработки крупногабаритных цилиндрических изделий - Google Patents
Способ термообработки крупногабаритных цилиндрических изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2178004C1 RU2178004C1 RU2001108764A RU2001108764A RU2178004C1 RU 2178004 C1 RU2178004 C1 RU 2178004C1 RU 2001108764 A RU2001108764 A RU 2001108764A RU 2001108764 A RU2001108764 A RU 2001108764A RU 2178004 C1 RU2178004 C1 RU 2178004C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooling
- temperature
- heat treatment
- density
- water
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии и машиностроению и может быть применено, например, при термической обработке крупногабаритных цилиндрических изделий, в частности поковок из легированных сталей. Техническим результатом является достижение высокой твердости на поверхности стальных изделий при получении требуемых структуры и свойств стальных изделий диаметром 180-800 мм по сечению. Поставленная задача достигается тем, что предлагается способ термообработки крупногабаритных цилиндрических изделий, преимущественно поковок, включающий нагрев до температуры аустенитизации, выдержку, регулируемое охлаждение, при этом охлаждение ведут водовоздушной смесью с плотностью орошения в пределах 0,5-2,0 л/м2•с до температуры поверхности изделия (Мн+20)oС÷Мн, затем - с плотностью орошения 0,1-0,5 л/м2•с до температуры поверхности изделия Мк÷(70-100)oС. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии и машиностроения и может быть применено, например, при термической обработке поковок из легированных сталей.
Известен способ термообработки деталей из конструкционных сталей, заключающийся в последовательной закалке в двух средах сначала в воде, затем в масле. Регламентированное охлаждение в воде обеспечивает подавление перлитного превращения аустенита на поверхности детали. Последующее охлаждение в масле приводит к меньшей интенсивности протекания и большей полноте мартенситного (бейнитного) превращения, а следовательно, и к получению более высокого комплекса свойств, чем при обычной закалке в масло. Однако применение закалки через воду в масло неэффективно для длинномерных изделий, так как при закалке такие детали располагаются вертикально и нижний конец изделия находится в закалочной среде большее время и при большем гидростатическом давлении, чем верхний, что предопределяет достаточно значительную разницу в получаемых свойствах. Кроме того, такой способ охлаждения может применяться только для ограниченного по уровню легирования класса сталей.
Известен способ прерывистой закалки, заключающийся в двух- или многостадийном охлаждении. На первой стадии для максимального подавления распада переохлажденного аустенита по перлитной ступени либо для получения более дисперсных продуктов распада охлаждение производят с высокой скоростью. После достижения температуры поверхности изделия значений в интервале от (Мн-10)oC до (Мн-100)oC охлаждение производят с меньшей скоростью в течение регламентированного времени. Затем охлаждение может быть осуществлено произвольно либо с промежуточной скоростью. Изменение скорости охлаждения может быть достигнуто за счет переноса закаливаемого изделия из среды с высокой охлаждающей способностью, например, из воды в среду с меньшей охлаждающей способностью, например минеральное масло.
Известный способ термообработки стальных изделий наиболее близок по технической сущности к изобретению и принят за прототип.
Указанный способ закалки может быть осуществлен только для изделий малого сечения (40-170 мм), тогда как для широко применяемых сечений в машиностроении 200-800 мм он не применим, не указывается конкретно среда охлаждения с максимальной и с промежуточной охлаждающей способностью. Применение для подобной закалки воды требует точного контроля температуры момента окончания данной стадии, а требуемое снижение температуры поверхности до (Мн-100)oC приведет к интенсивному протеканию мартенситного превращения в большой степени за малый промежуток времени, что, в свою очередь, обусловит резкое возрастание временных растягивающих напряжений. При закалке крупногабаритных поковок сечением 800 мм это недопустимо и может привести к появлению закалочных трещин. Использование минерального масла для такого прерывистого охлаждения невозможно, так как регламентируемая температура поверхности закаливаемого изделия (300-200)oC значительно превышает температуру вспышки масла (150-170oС). Рекомендуемая выдержка между стадиями охлаждения 0,5-10 мин в среде с минимальной охлаждающей способностью на крупных поковках приведет к появлению в приповерхностных слоях поковки структуры перлита и верхнего бейнита, обладающими низким комплексом механических свойств. Предварительное дополнительное охлаждение воздухом или водовоздушной смесью (с неуказанной охлаждающей способностью) до температур (Ас1+40. . . 60)oC неэффективно для крупногабаритных изделий, т. к. практически не влияет на изменение теплосодержания изделий сечением 180-800 мм.
Регулирование скорости охлаждения может быть эффективно обеспечено за счет изменения плотности орошения водовоздушной смесями. При этом содержание воды в водовоздушной смеси является основным фактором, определяющим интенсивность охлаждения. Можно считать, что плотность орошения поверхности закаливаемого изделия (удельный поверхностный расход воды) определяет скорость теплообмена для данной температуры поверхности. Применение охлаждения водовоздушными смесями с различной плотностью орошения на последовательных стадиях закалки стальных изделий исключает необходимость предварительного подстуживания, обеспечивает получение заданных структур по сечению деталей при минимальном уровне временных и остаточных напряжений.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является достижение высокой твердости на поверхности стальных изделий при получении требуемых структуры и свойств стальных изделий диаметром 180-800 мм по сечению.
Поставленная задача достигается тем, что предлагается способ термообработки крупногабаритных цилиндрических изделий, преимущественно поковок, включающий нагрев до температуры аустенизации, выдержку, регулируемое охлаждение, при этом охлаждение ведут водовоздушной смесью с плотностью орошения в пределах 0,5-2,0 л/м2•с до температуры поверхности изделия (Мн+20)oC÷Мн, затем с плотностью орошения 0,1-0,5 л/м2•с до температуры поверхности изделия Мк÷(70-100)oC.
Существенностью изобретения является то, что закалку проводят в два этапа со строго регламентированной плотностью орошения на каждом из них. Плотность орошения водовоздушной смесью составляет 0,5-2,0 л/м2•с на первом этапе охлаждения, который продолжается до тех пор, пока температура охлаждаемой поверхности изделия не достигнет мартенситной точки Мн, величина которой определяется содержанием основных легирующих элементов в стали. На данном этапе максимально подавляется протекание перлитного превращения. При плотности орошения менее 0,5 л/м2•с не получают необходимых свойств структуры металла вследствие неполного подавления перлитного превращения. При плотность орошения более 2,0 л/м2•с - возникают термические напряжения, приводящие к недопустимо высокому уровню временных напряжений.
Второй этап охлаждения характеризуется формированием мартенсита в поверхностных слоях изделия, в частности поковки. При этом интенсивность охлаждения должна с одной стороны обеспечить формирование требуемой структуры на глубине 1/2-1/3 радиуса поковки, а с другой стороны скорость образования мартенсита должна быть возможно меньшей для предотвращения появления закалочных трещин. Этой интенсивности охлаждения отвечает плотность орошения 0,1-0,5 л/м2•с. Охлаждение ведут до достижения поверхностью температуры Мк÷(70-100)oC, при которой превращение заканчивается не только на поверхности поковки, но и в подавляющей части сечения.
Пример исполнения
Поковки из стали 40ХГМ, имеющей мартенситную точку 300oС, после закалки от 850oС по известному и предлагаемому способам были отпущены при 640oС в течение 10 ч. Далее проводили визуальный осмотр поверхности поковок и проводили испытания механических свойств образцов, вырезанных на 1/3 радиуса поковки.
Поковки из стали 40ХГМ, имеющей мартенситную точку 300oС, после закалки от 850oС по известному и предлагаемому способам были отпущены при 640oС в течение 10 ч. Далее проводили визуальный осмотр поверхности поковок и проводили испытания механических свойств образцов, вырезанных на 1/3 радиуса поковки.
Результаты механических испытаний образцов, вырезанных из поковок диаметром 600 и 200 мм, термообработанных по предлагаемому и известному способам, приведены в таблице.
Использование изобретения позволяет достичь высокой твердости на поверхности стальных изделий при получении требуемых структуры и свойств стальных изделий диаметром 180-800 мм по сечению.
Claims (1)
- Способ термообработки крупногабаритных цилиндрических изделий, преимущественно поковок, включающий нагрев до температуры аустенитизации, выдержку, регулируемое охлаждение, отличающийся тем, что охлаждение водовоздушной смесью ведут с плотностью орошения в пределах 0,5-2,0 л/м2•с до температуры поверхности изделия (Мн+20)oС ÷ Мн, затем - с плотностью орошения 0,1-0,5 л/м2•с до температуры поверхности изделия Мк ÷ (70-100)oС.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001108764A RU2178004C1 (ru) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | Способ термообработки крупногабаритных цилиндрических изделий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001108764A RU2178004C1 (ru) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | Способ термообработки крупногабаритных цилиндрических изделий |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2178004C1 true RU2178004C1 (ru) | 2002-01-10 |
Family
ID=20247897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001108764A RU2178004C1 (ru) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | Способ термообработки крупногабаритных цилиндрических изделий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2178004C1 (ru) |
-
2001
- 2001-04-03 RU RU2001108764A patent/RU2178004C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Katsamas et al. | Surface hardening of low-alloy 15CrNi6 steel by CO2 laser beam | |
US2322777A (en) | Heat treatment of hardenable steel | |
Kandpal et al. | Effect of heat treatment on properties and microstructure of steels | |
SE545732C2 (en) | Method for producing ausferritic steel and ductile iron, austempered in rapid cycles followed by baking | |
Prisco | Case microstructure in induction surface hardening of steels: an overview | |
KR102349238B1 (ko) | 카바이드 함유 철계 합금의 미세처리 및 미세조직 | |
RU2178004C1 (ru) | Способ термообработки крупногабаритных цилиндрических изделий | |
Zhang et al. | Influence of on-line tempering parameters on microstructure of medium-carbon steel | |
Dossett | Introduction to cast iron heat treatment | |
SENATORSKI et al. | Wear resistance characteristics of thermo-chemically treated structural steels | |
US3567527A (en) | Metallurgical process and product | |
RU2219251C2 (ru) | Способ закалки крупногабаритных стальных изделий | |
Totten et al. | Advances in polymer quenching technology | |
Verhoeven | Banding: Microsegregation-Induced | |
Tan et al. | Abrasive wear property of bainitic nodular cast iron in laser processing | |
Dossett et al. | Introduction to steel heat treatment | |
Kuai et al. | Research on the effect of microalloy elements Mo and Nb on CCT curve of Q&P steel | |
RU2096495C1 (ru) | Способ термической обработки труб | |
RU2034051C1 (ru) | Способ термической обработки изделий из малоуглеродистой низколегированной стали | |
Hayrynen | Heat Treating and Properties of Ductile Iron | |
Kanwal et al. | Quench hardening and tempering behaviour of a low carbon steel | |
RU2081191C1 (ru) | Способ термической обработки изделий | |
Chu et al. | Development of a Scalable Thermomechanical Process (TMP) for Thick Bainitic Armor Steel | |
CA1200741A (en) | Method and apparatus for sectionwise heat treatment of component parts of ferrous materials | |
RU2231563C1 (ru) | Способ термической обработки изделий из низко- и среднеуглеродистых нелегированных и малолегированных сталей |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070925 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120404 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130610 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200404 |