RU2192485C2 - Method of thermocyclic treatment of highchromium tool steel for secondary hardness - Google Patents
Method of thermocyclic treatment of highchromium tool steel for secondary hardness Download PDFInfo
- Publication number
- RU2192485C2 RU2192485C2 RU2000127998A RU2000127998A RU2192485C2 RU 2192485 C2 RU2192485 C2 RU 2192485C2 RU 2000127998 A RU2000127998 A RU 2000127998A RU 2000127998 A RU2000127998 A RU 2000127998A RU 2192485 C2 RU2192485 C2 RU 2192485C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- section
- hardness
- cooling
- heating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к термической обработке высокохромистых инструментальных сталей типа Х12М, Х12Ф, и может быть использовано при изготовлении инструментов и деталей машин в машиностроении. The invention relates to the field of metallurgy, namely to heat treatment of high-chromium tool steels of the type X12M, X12F, and can be used in the manufacture of tools and machine parts in mechanical engineering.
Известен способ термической обработки высокохромистой инструментальной стали на вторичную твердость, включающий нагрев под закалку до температуры 1100-1140oС и многократный отпуск при температуре 490-530oС. Нагрев при этой температуре приводит к значительному легированию аустенита за счет растворения первичных карбидов. При многократном отпуске в течение 4-5 раз твердость достигает HRC 59-60 вследствие распада остаточного аустенита и выделения мелкодисперсных карбидов (см. Позняк Л.А., Скрынченко Ю.М., Тишаев С.И. - М. : Металлургия, 1980, с.169).A known method of heat treatment of high-chromium tool steel for secondary hardness, including hardening to a temperature of 1100-1140 o C and multiple tempering at a temperature of 490-530 o C. Heating at this temperature leads to significant alloying of austenite due to the dissolution of primary carbides. With multiple tempering for 4-5 times, the hardness reaches HRC 59-60 due to the decomposition of residual austenite and the precipitation of finely divided carbides (see Poznyak L.A., Skrynchenko Yu.M., Tishaev S.I. - M.: Metallurgy, 1980 , p. 169).
Однако вследствие чрезмерно высокой легированности аустенита при нагреве под закалку дисперсионное твердение не обеспечивает высокой твердости и износостойкости инструмента. Кроме этого, высокая температура нагрева под закалку сопровождается интенсивным ростом зерна аустенита, вследствие чего сталь приобретает низкие значения прочности и ударной вязкости, приводящие к его низкой эксплуатационной стойкости. However, due to the excessively high alloying of austenite during heating under quenching, dispersion hardening does not provide high hardness and wear resistance of the tool. In addition, the high temperature of heating for quenching is accompanied by an intensive growth of austenite grain, as a result of which the steel acquires low strength and toughness values, leading to its low operational stability.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ термической обработки инструментальной стали, включающий многократный нагрев выше Aс1 на 130-170oС, охлаждение в цикле в расплаве солей до температуры 680-750oC с выдержкой при этой температуре 3-9 мин, охлаждение в масле после нагрева в последнем цикле с последующим отпуском при температуре 200-400oС (см. патент РФ 2131469, МПК 6 С 21 D 9/22, 1/78). Этот способ используют преимущественно для изготовления штампованной оснастки холодного деформирования из сталей X12М, Х12Ф1.Closest to the alleged invention in technical essence and the achieved result (prototype) is a method of heat treatment of tool steel, including multiple heating above A s1 at 130-170 o C, cooling in a cycle in a molten salt to a temperature of 680-750 o C with holding at this temperature for 3-9 minutes, cooling in oil after heating in the last cycle, followed by tempering at a temperature of 200-400 o C (see RF patent 2131469, IPC 6 C 21 D 9/22, 1/78). This method is used mainly for the manufacture of stamped cold forming tooling from steels X12M, X12F1.
Основным недостатком описанного способа для штампов холодного деформирования из сталей Х12М, Х12Ф1 является неудовлетворительная эксплуатационная стойкость из-за низкой вторичной твердости, прочности и износостойкости после отпуска. The main disadvantage of the described method for cold forming dies from steels X12M, X12F1 is the poor operational resistance due to low secondary hardness, strength and wear resistance after tempering.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе термоциклической обработки высокохромистой инструментальной стали на вторичную твердость, включающем многократный нагрев выше AС1, охлаждение в цикле в расплаве солей до 680-750oC с выдержкой при этой температуре, охлаждение в масле после нагрева в последнем цикле с отпуском, многократный нагрев осуществляют выше Aс1 на 250-300oC с выдержкой 8-10 с на мм сечения, выдержку при охлаждении в цикле в расплаве солей проводят в течение 15-20 с на мм сечения, а отпуск выполняют при температуре 520-540oC три раза по 1 часу.The essence of the invention lies in the fact that in the method of thermocyclic processing of high-chromium tool steel for secondary hardness, including multiple heating above A C1 , cooling in a cycle in a molten salt to 680-750 o C with holding at this temperature, cooling in oil after heating in the latter a cycle with tempering, multiple heating is carried out above A s1 at 250-300 o C with a shutter speed of 8-10 s per mm cross-section, holding during cooling in a cycle in a molten salt is carried out for 15-20 s per mm cross-section, and tempering is performed at a temperature 520-540 o C three times for 1 hour.
Техническим результатом является повышение эксплуатационной стойкости инструмента путем увеличения вторичной твердости, прочности и износостойкости. The technical result is to increase the operational stability of the tool by increasing the secondary hardness, strength and wear resistance.
Выполнение предлагаемого способа с такими режимами позволяет повысить вторичную твердость, прочность и износостойкость за счет дисперсионного твердения при отпуске. Чередующиеся повторения взаимного растворения - выделения между ферритокарбидной смесью и аустенитом - повышают легированность аустенита хромом, который обеспечивает повышение твердости инструментальной стали при высоком отпуске, образуя карбиды Сr23С6 и Сr7С3. При этом сохраняется мелкое зерно, обеспечивающее высокую прочность инструментальной стали, твердость и износостойкость.The implementation of the proposed method with such modes can increase the secondary hardness, strength and wear resistance due to dispersion hardening during tempering. Alternating repetitions of mutual dissolution - precipitation between the ferritocarbide mixture and austenite - increase the alloying of austenite with chromium, which provides an increase in the hardness of tool steel at high tempering, forming carbides Cr 23 C 6 and Cr 7 C 3 . At the same time, fine grain is preserved, providing high strength of tool steel, hardness and wear resistance.
В холодноштамповочном производстве широко применяются высокохромистые стали, в частности X12, Х12Ф1. Присутствие в структуре этих сталей большого количества карбидов хрома обеспечивает, с одной стороны, высокую износостойкость инструмента, а с другой - пониженную прочность, особенно в крупном сечении. Высокая легированность сталей создает устойчивые к растворению карбиды. Многократный нагрев выше Aс1 на 250-300oC является оптимальным, так как он необходим для увеличения растворения карбидов в аустените и усиления эффекта дисперсионного твердения при высоком отпуске. Температура многократного нагрева выше Aс1 менее чем на 250oC не обеспечивает растворение карбидной фазы в аустените, а температура многократного нагрева выше Aс1 более чем на 300oС сопровождается значительным ростом зерна стали, следствием чего является снижение ее прочности и ударной вязкости.In the cold stamping production, high-chromium steels are widely used, in particular X12, X12F1. The presence of a large number of chromium carbides in the structure of these steels provides, on the one hand, high wear resistance of the tool, and on the other hand, reduced strength, especially in a large section. High alloying of steels creates carbides resistant to dissolution. Multiple heating above A s1 by 250-300 o C is optimal, since it is necessary to increase the dissolution of carbides in austenite and enhance the effect of dispersion hardening with high tempering. The temperature of repeated heating above A c1 by less than 250 o C does not provide dissolution of the carbide phase in austenite, and the temperature of repeated heating above A c1 by more than 300 o C is accompanied by a significant increase in the grain of steel, which results in a decrease in its strength and toughness.
Выдержка до 8-10 с на мм сечения при этом нагреве является оптимальной для полного прогрева изделия. Меньшая выдержка при нагреве недостаточна для растворения хрома в аустените, большая сопровождается ростом зерна. Exposure to 8-10 s per mm section during this heating is optimal for complete heating of the product. A shorter aging time is insufficient to dissolve the chromium in austenite, and a longer one is accompanied by grain growth.
Охлаждение в расплаве солей в течение 15-20 с мм обеспечивает протекание по всему сечению фазового наклепа и предотвращение выделения карбидной фазы из аустенита. Cooling in the molten salt for 15-20 s mm ensures the flow throughout the cross section of phase hardening and prevents the precipitation of the carbide phase from austenite.
Выдержка в расплаве солей при охлаждении менее 15 с на мм сечения не обеспечивает протекание фазового наклепа по всему объему изделия, а более 20 с на мм - начинается выделение карбидной фазы из аустенита, которая снижает прочностные характеристики стали. Exposure to molten salts during cooling of less than 15 s per mm section does not allow phase hardening to occur throughout the entire volume of the product, and more than 20 s per mm, carbide phase precipitation from austenite begins, which reduces the strength characteristics of steel.
Многократный нагрев выше Aс1, на 250-300oС и охлаждение в цикле в расплаве солей до 680-750oС, определяемое областью наименьшей устойчивости аустенита против распада на феррито-перлитную смесь, формируют свехмелкозернистую структуру зерна стали. Это приводит к повышению прочности стали, а отпуск при температуре 520-540oС три раза по 1 часу способствует образованию вторичных карбидов типа Сr23С6 и Сr7С3 для хромистых сталей и дисперсионному твердению на максимальную величину твердости, а следовательно, повышению вторичной твердости, прочности и износостойкости инструмента (см. таблицу).Repeated heating above A s1 , at 250-300 o C and cooling in a cycle in a molten salt to 680-750 o C, determined by the region of least stability of austenite against decomposition into a ferrite-pearlite mixture, form an over-fine-grained structure of steel grain. This leads to an increase in the strength of steel, and tempering at a temperature of 520-540 o С three times for 1 hour contributes to the formation of secondary carbides of the type Cr 23 С 6 and Сr 7 С 3 for chromium steels and dispersion hardening by the maximum value of hardness, and therefore, increase secondary hardness, strength and wear resistance of the tool (see table).
При температуре отпуска меньше 520oС не происходит вторичного твердения, а при повышении температуры отпуска более 540oС снижается вторичная твердость вследствие коагуляции карбидов и разупрочнения стали.When the tempering temperature is less than 520 o C, secondary hardening does not occur, and when the temperature of tempering is higher than 540 o C, the secondary hardness decreases due to coagulation of carbides and softening of steel.
Таким образом, повышение вторичной твердости, прочности и износостойкости позволяет повысить эксплуатационную стойкость штампов холодного деформирования. Thus, an increase in secondary hardness, strength, and wear resistance can improve the operational resistance of cold forming dies.
Способ термоциклической обработки высокохромистой инструментальной стали поясняется таблицей, в которой приведены механические свойства образцов из высокохромистых инструментальных сталей Х12М, Х12Ф1 после стандартной термообработки и термоциклической обработки по предлагаемому способу и способу-прототипу. The method of thermocyclic processing of high-chromium tool steel is illustrated in the table, which shows the mechanical properties of samples of high-chromium tool steels X12M, X12F1 after standard heat treatment and thermocyclic processing according to the proposed method and prototype method.
Способ термоциклической обработки высокохромистой инструментальной стали осуществляется следующим образом. Образцы из сталей Х12М, Х12Ф1 подогревают в расплаве хлористых солей при 840-860oC для предотвращения тепловых напряжений при фазовых превращениях. Затем эти образцы переносят в другой расплав хлористых солей с температурой 1080-1100oС (выше Aс1 на 250-300oС) с выдержкой 8-10 с на мм сечения образца при этой температуре. После этого образцы охлаждают до температуры 680-750oС путем переноса в третий расплав смеси хлористых солей с выдержкой 15-20 с на мм сечения при этой же температуре 680-750oС. Затем их вновь нагревают до 1080-1100oС (выше Aс1 на 250-300oС путем переноса во второй расплав солей с выдержкой 8-10 секунд на мм сечения, охлаждают до 680-750oС путем переноса в третий расплав солей с выдержкой в течение 15-20 с на мм сечения и т.д. После третьего или четвертого (последнего) нагрева выше Aс1 на 250-300oC с выдержкой 8-10 с на мм сечения образцы охлаждают в масле и выполняют отпуск на вторичную твердость при температуре 520-540oС три раза по одному часу.The method of thermocyclic processing of high-chromium tool steel is as follows. Samples of steels X12M, X12F1 are heated in a melt of chloride salts at 840-860 o C to prevent thermal stresses during phase transformations. Then these samples are transferred to another melt of chloride salts with a temperature of 1080-1100 o C (above A s1 250-300 o C) with a shutter speed of 8-10 s per mm section of the sample at this temperature. After that, the samples are cooled to a temperature of 680-750 o C by transferring a mixture of chloride salts with a holding time of 15-20 s per mm section at the same temperature of 680-750 o C to the third melt. Then they are again heated to 1080-1100 o C (above A s1 at 250-300 o C by transferring salts to a second melt with a shutter speed of 8-10 seconds per mm section, cool to 680-750 o C by transferring salts to a third melt with a shutter speed for 15-20 sec per mm section and t .d. After the third or fourth (last) heating to above the a c1 250-300 o C delayed with 8-10 mm cross section specimens was cooled in oil and operate otpu to the secondary hardness at a temperature of 520-540 o C three times for one hour.
Примеры осуществления способа термоциклической обработки высокохромистой инструментальной стали
Пример конкретного выполнения предлагаемого способа
Образцы из сталей Х12М, Х12Ф1 подогревают в расплаве хлористых солей при 850oС для предотвращения тепловых напряжений при фазовых превращениях. Затем эти образцы переносят во второй расплав смеси хлористых солей и подвергают нагреву до 1100oC с выдержкой 8-10 с на мм сечения при этой же температуре 1100oС. После этого образцы охлаждают до температуры 715oС путем переноса в третий расплав смеси хлористых солей с выдержкой 15-20 с на мм сечения при этой же температуре 715oС. Затем их вновь нагревают до 1100oС путем переноса во второй расплав солей в выдержкой 8-10 с на мм сечения, охлаждают до 715oC с переносом в третий расплав. Выдерживают при этой же температуре в течении 15-20 с на мм сечения и т.д. Выше описанные нагрев и охлаждение повторяют три раза. После третьего (последнего) цикла нагрева до 1100oC с выдержкой 9 с на мм сечения образцы охлаждают в масле и выполняют отпуск при температуре 530oС три раза по 1 ч. Твердость (вторичная) образцов НRСЭ составляет 62.Examples of the method of thermocyclic processing of high-chromium tool steel
An example of a specific implementation of the proposed method
Samples of steels X12M, X12F1 are heated in a molten chloride salt at 850 o C to prevent thermal stresses during phase transformations. Then these samples are transferred to a second melt of a mixture of chloride salts and heated to 1100 ° C with a holding time of 8-10 s per mm section at the same temperature of 1100 ° C. After that, the samples are cooled to a temperature of 715 ° C by transferring a mixture of chloride to a third melt salts with a shutter speed of 15-20 s per mm section at the same temperature of 715 o C. Then they are again heated to 1100 o C by transferring salts to a second melt at a shutter speed of 8-10 s per mm section, cooled to 715 o C with transfer to third melt. Withstand at the same temperature for 15-20 s per mm section, etc. The heating and cooling described above are repeated three times. After the third (last) heating cycle to 1100 o C with a soak of 9 s per mm section, the samples are cooled in oil and tempered at 530 o C three times for 1 hour. The hardness (secondary) of the НРС Э samples is 62.
Для получения сравнительных данных параллельно проводят термическую обработку по стандартной технологии: закалка от 1030oС и отпуск при 200oС (см. Башнин Ю.А., Ушаков Б.К., Секей А.Г. Технология термической обработки стали. - М.: Металлургия, 1986, c.364-372).To obtain comparative data, heat treatment is simultaneously carried out according to standard technology: quenching from 1030 o С and tempering at 200 o С (see Bashnin Yu.A., Ushakov B.K., Sekei A.G. Technology of heat treatment of steel. - M .: Metallurgy, 1986, c. 344-372).
Пример конкретного выполнения способа-прототипа
Берут образцы из сталей Х12М, Х12Ф1 и подвергают нагреву до 980oС со скоростью 6-35 град/с в расплаве хлористых солей. Затем их охлаждают до температуры 730oС путем переноса в другой расплав хлористых солей с выдержкой 3-9 мин. Затем вновь нагревают до 980oС путем переноса в первый расплав солей, охлаждают до 730oC с переносом во второй расплав, выдерживают при этой температуре и т.д. После третьего нагрева до 980oС образцы охлаждают в масле с последующим отпуском при 200oС.An example of a specific implementation of the prototype method
Samples are taken from X12M and X12F1 steels and heated to 980 ° C at a rate of 6-35 deg / s in a molten chloride salt. Then they are cooled to a temperature of 730 o C by transferring chloride salts to another melt with a holding time of 3-9 minutes. Then it is again heated to 980 ° C. by transferring salts to the first melt, cooled to 730 ° C. with transferring to the second melt, maintained at this temperature, etc. After the third heating to 980 o With the samples are cooled in oil, followed by tempering at 200 o C.
Результаты исследования приведены в таблице. The results of the study are shown in the table.
Как видно из таблицы, использование предлагаемого способа термоциклической обработки высокохромистой инструментальной стали на вторичную твердость позволяет повысить твердость, прочность при изгибе, ударную вязкость и износостойкость на 20% по сравнению с прототипом. As can be seen from the table, the use of the proposed method of thermocyclic processing of high-chromium tool steel for secondary hardness can increase the hardness, bending strength, impact strength and wear resistance by 20% compared with the prototype.
Таким образом, улучшение комплекса механических свойств позволяет повысить эксплуатационные свойства инструмента. Thus, improving the complex of mechanical properties allows to increase the operational properties of the tool.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000127998A RU2192485C2 (en) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | Method of thermocyclic treatment of highchromium tool steel for secondary hardness |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000127998A RU2192485C2 (en) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | Method of thermocyclic treatment of highchromium tool steel for secondary hardness |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000127998A RU2000127998A (en) | 2002-10-27 |
| RU2192485C2 true RU2192485C2 (en) | 2002-11-10 |
Family
ID=20241909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000127998A RU2192485C2 (en) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | Method of thermocyclic treatment of highchromium tool steel for secondary hardness |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2192485C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2701239C1 (en) * | 2018-09-20 | 2019-09-25 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Method for hardening of low- and medium-carbon steel |
-
2000
- 2000-11-09 RU RU2000127998A patent/RU2192485C2/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ФЕДЮКИН В.К., СМАГОРИНСКИЙ М.Е. Термоциклическая обработка металлов и деталей машин. - Л.: Машиностроение. Лен. отд., 1989, с.114-121. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2701239C1 (en) * | 2018-09-20 | 2019-09-25 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Method for hardening of low- and medium-carbon steel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104981556B (en) | Tufftride high-frequency quenching steel part | |
| CN106480370A (en) | Steel for mold and mold | |
| CN104152916A (en) | Thermal treatment and plasma nitrocarburizing surface treatment process method for special wear-resistant die steel with ultrahigh heat conductivity for hot stamping | |
| CN101634002B (en) | Free-cutting alloy tool steel | |
| KR20120102081A (en) | Steel with high temper resistance | |
| KR101719560B1 (en) | Heat treatment method for surface hardened alloy steel | |
| JP6484086B2 (en) | Method for producing tool steel castings | |
| US8377235B2 (en) | Process for forming steel | |
| RU2192485C2 (en) | Method of thermocyclic treatment of highchromium tool steel for secondary hardness | |
| CN103352173A (en) | Preheat treatment method for 18CrNiMo7-6 alloy steel forged pieces | |
| CN100374603C (en) | Hot forged non-heat treated steel for induction hardening | |
| CN108424999B (en) | A kind of heat treatment process of shallow-tank separator driving chain components | |
| KR20130115879A (en) | Method of heat treatment on high speed steel and high speed steel thereby | |
| JP3870631B2 (en) | Method for short-time spheroidizing annealing of steel and steel by the same method | |
| CN102517514A (en) | Fe-C-Cr-W-Mo-Mn-V-Si-Ni high carbon medium-alloy steel | |
| CN108690935B (en) | High-quality alloy tool steel plate and production method thereof | |
| JP2001131688A (en) | Air-hardened low or medium carbon steel for improving heat treatment | |
| JP2011144432A (en) | Cold tool steel having excellent machinability | |
| JP2001294935A (en) | Method for producing tool steel excellent in toughness | |
| Wang et al. | Heat Treating of Carbon Steels | |
| JP2706940B2 (en) | Manufacturing method of non-heat treated steel for nitriding | |
| KR100206354B1 (en) | Manufacturing method of forging die and tool steel and the same product | |
| JP2004169178A (en) | Method for manufacturing member formed of hardened steel, in particular, member formed of rolling bearing steel | |
| US20180258504A1 (en) | Method of producing a tool steel | |
| RU2131469C1 (en) | Process of thermocyclic treatment of tool steel |