RU2594925C1 - Способ термоциклической обработки стали - Google Patents
Способ термоциклической обработки стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2594925C1 RU2594925C1 RU2015107409/02A RU2015107409A RU2594925C1 RU 2594925 C1 RU2594925 C1 RU 2594925C1 RU 2015107409/02 A RU2015107409/02 A RU 2015107409/02A RU 2015107409 A RU2015107409 A RU 2015107409A RU 2594925 C1 RU2594925 C1 RU 2594925C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- tempering
- heating
- steel
- cooling
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии и машиностроению и может быть использовано для термической обработки сталей. Для повышения срока службы деталей машин и инструмента, изготовленных из легированных, низколегированных и углеродистых сталей, проводят термоциклическую обработку путем нагрева до температуры закалки без выдержки, охлаждения и отпуска. Причем максимальные температуры нагрева в каждом последующем цикле снижают. Температуры закалки выбираются из условия гомогенизации аустенита, а отпуска из условия распада мартенсита. Причем последний отпуск проводится при температуре, обеспечивающей требуемые свойства стали. В результате такой термоциклической обработки получается особо мелкозернистая структура вплоть до нанометрической, что обеспечивает высокие эксплуатационные свойства стального изделия. 1 пр.
Description
Изобретение относится к металлургии и машиностроению и может быть использовано для термической обработки стальных изделий. Задачей изобретения является повышение срока службы деталей машин и инструмента, изготовленных из легированных, низколегированных и углеродистых сталей.
Известен способ термоциклической обработки низколегированных и углеродистых сталей (п. 2135605, RU), заключающийся в термоциклической обработке деталей, при котором нагрев производят до температуры гомогенизации аустенина со скоростью 3-5°C/мин, а охлаждение - со скоростью, обеспечивающей сорбитное, или мартенситное, или бейнитное превращение до температуры на 50-100°C ниже Ar1, или Мк, или Бк. Недостатком этого способа является длительность процесса обработки стали, обусловленная медленным нагревом и необходимостью проведения большого количества циклов обработки, также невозможностью получения субмикронных и нанометрических структур.
Известен также способ термоциклической обработки стальных деталей (п. 2024627, RU), суть которого: стальную деталь нагревают 3…4 раза до температур выше Ac1 со скоростью 150…180°C/мин и охлаждают. Причем в промежутках между нагревами охлаждают на воздухе, а в последнем цикле до 650…630°C на воздухе, далее в масле с температурой 80…90°C. Недостатком этого способа является невозможность получения субмикронных и нанометрических структур.
Известен также способ термоциклической обработки инструментальной стали (п. 2131469, RU), заключающийся в многократном нагреве образцов выше AC1 на 130-170°C со скоростью 6-35 град/с, охлаждение в цикле ниже AC1 проводят в расплаве солей до температуры 680-750°C с выдержкой при этой температуре 3-9 мин, охлаждение в масле после нагрева в последнем цикле с последующим отпуском ведут при температуре 200-400°C. Недостатками этого способа являются необходимость использования токсичного расплава солей, невозможность получения субмикронных и нанометрических структур.
Наиболее близким к предложенному техническому решению является способ высокотемпературной термоциклической обработки (циклическая электротермическая обработка), заключающийся в электронагреве со скоростью около 50°C/с до температуры полной аустенизации, охлаждении со скоростью 30-50°C/с до температуры 420-450°C, отвечающий температуре наиболее быстрого изотермического распада аустенита и выдержке его при этой температуре. По окончании выдержки циклы повторяют, в последнем термоцикле осуществляют закалку из аустенитного состояния (Федюкин В.К., Смагоринский М.Е. Термоциклическая обработка металлов и деталей машин. - Л.: Машиностроение, 1989, с. 27).
Недостатки данного способа:
- для получения особо мелкодисперсной структуры стали требуется многократное повторение циклов, т.к. при изотермическом распаде аустенита получаются перлитные зерна, имеющие наследственно большие размеры (измельчение происходит только за счет фазового наклепа);
- невозможно получение субмикронной-нанокристаллической структуры, т.к. используется в термоциклах временная выдержка, приводящая к росту зерен.
Сущность способа термоциклической обработки сталей заключается в выполнении двух и более чередующихся циклов нагрева и охлаждения, каждый из которых включает следующие операции: нагрев под закалку со скоростью выше 50°C/с до температуры, обеспечивающей гомогенизацию аустенита, охлаждения со скоростью, обеспечивающей мартенситное превращение и отпуск с нагревом со скоростью выше 50°C/с до температуры, обеспечивающей повышение дисперсности структуры, но ниже температуры Ac1, причем каждую операцию нагрева завершают без временной выдержки перед охлаждением, а последующие циклы начинаются с нагрева под закалку до температуры ниже, чем в предыдущем цикле, и завершаются отпуском.
Каждый последующий цикл подобен предыдущему. Отличием является снижение максимальной температуры импульсного нагрева под закалку. Это связано с повышением дисперсности структуры стали после предыдущего цикла и, следовательно, более быстрой гомогенизацией аустенита.
При выполнении последнего цикла последней операцией является отпуск, обеспечивающий заданные структуру и свойства стали - дисперсность зеренной структуры и твердость.
Количество циклов определяется требуемыми конечными свойствами стали.
Сущность происходящих процессов заключается в том, что при первом импульсном нагреве до высоких температур происходит гомогенизация аустенита, а высокая скорость нагрева и охлаждения препятствует росту аустенитного зерна. В первом цикле после закалки образуется, как правило, крупнозернистая структура - реечный или игольчатый мартенсит. Кратковременный нагрев под отпуск обеспечивает образование на месте мартенситных зерен, трооститной или сорбитной структуры, размеры зерна которой меньше исходных зерен до начала обработки. Измельчение исходной зеренной структуры обусловлено образованием на месте исходного зерна множества центров роста новых фаз, рост которых прекращается при охлаждении без выдержки, что приводит к значительному измельчению структуры. Кратковременность нагрева при отпуске препятствует росту перлитных зерен.
Технический результат использования импульсного нагрева значительно сокращает время термической обработки. Даже после однократного выполнения 4-х описанных выше операций существенно измельчается структура стали вплоть до субмикронной величины, что позволяет повысить эксплуатационные характеристики изделий - износостойкость, твердость, ударную вязкость, коррозионную стойкость.
Пример
Первый цикл:
Изделие из пружинной стали 65Г нагревается токами высокой частоты (ТВЧ) до температуры примерно 1300°C со скоростью 70°C/с, и сразу после окончания нагрева без временной выдержки производится закалка в масле. Далее производится отпуск-нагрев ТВЧ до температуры 450-480°C со скоростью 50-70°C/с на той же установке и охлаждение со скоростью, препятствующей росту перлитных зерен (в масле, в воде или на воздухе).
Второй цикл:
Изделие нагревается до температуры примерно 1100°C со скоростью 70°C/с, и сразу после окончания нагрева без временной выдержки производится закалка в масле. Далее производится отпуск-нагрев ТВЧ до температуры 420-450°C со скоростью 50-70°C/с на той же установке и охлаждение со скоростью, препятствующей росту перлитных зерен (в масле, в воде или на воздухе).
Если первые два цикла не обеспечивают требуемые свойства стали, то выполняется дополнительно один или более циклов по тому же принципу с последующим снижением температуры закалки.
В последнем цикле температура и длительность отпуска выбираются из условия требуемой конечной структуры и свойств стали. Как правило, получается бесструктурный мартенсит отпуска (зеренная структура не выявляется с использованием оптических микроскопов - размер зерна менее микрона), троосто-мартенсит или особо мелкодисперсная трооститная структура в зависимости от температуры и временной выдержки.
Claims (1)
- Способ термоциклической обработки стальных изделий, отличающийся тем, что он включает по меньшей мере два цикла нагрева под закалку со скоростью выше 50°C/с до температуры гомогенизации аустенита без выдержки, охлаждения со скоростью, обеспечивающей мартенситное превращение, и отпуск с нагревом со скоростью выше 50°C/с до температуры ниже Ac1 с получением мелкодисперсной структуры стального изделия, причем в каждом последующем цикле нагрев под закалку проводят до температуры ниже, чем в предыдущем цикле.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015107409/02A RU2594925C1 (ru) | 2015-03-03 | 2015-03-03 | Способ термоциклической обработки стали |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015107409/02A RU2594925C1 (ru) | 2015-03-03 | 2015-03-03 | Способ термоциклической обработки стали |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2594925C1 true RU2594925C1 (ru) | 2016-08-20 |
Family
ID=56697197
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015107409/02A RU2594925C1 (ru) | 2015-03-03 | 2015-03-03 | Способ термоциклической обработки стали |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2594925C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2646180C1 (ru) * | 2017-02-27 | 2018-03-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория технологий" | Способ термоциклической обработки сталей |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3131097A (en) * | 1962-02-23 | 1964-04-28 | Gen Motors Corp | Heat treatment of bearing steel to eliminate retained austenite |
SU1266882A1 (ru) * | 1984-06-21 | 1986-10-30 | Предприятие П/Я Г-4585 | Способ термической обработки сталей |
RU2481406C2 (ru) * | 2011-04-07 | 2013-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Способ термической обработки стали |
RU2502809C1 (ru) * | 2012-04-23 | 2013-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУВПО "КнАГТУ") | Способ термической обработки стали |
-
2015
- 2015-03-03 RU RU2015107409/02A patent/RU2594925C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3131097A (en) * | 1962-02-23 | 1964-04-28 | Gen Motors Corp | Heat treatment of bearing steel to eliminate retained austenite |
SU1266882A1 (ru) * | 1984-06-21 | 1986-10-30 | Предприятие П/Я Г-4585 | Способ термической обработки сталей |
RU2481406C2 (ru) * | 2011-04-07 | 2013-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Способ термической обработки стали |
RU2502809C1 (ru) * | 2012-04-23 | 2013-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУВПО "КнАГТУ") | Способ термической обработки стали |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2646180C1 (ru) * | 2017-02-27 | 2018-03-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория технологий" | Способ термоциклической обработки сталей |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Htun et al. | Effect of heat treatment on microstructures and mechanical properties of spring steel | |
Pandit et al. | Divorced pearlite in steels | |
JP2017526823A5 (ru) | ||
Azizi et al. | The effect of primary thermo-mechanical treatment on TRIP steel microstructure and mechanical properties | |
CN105088081B (zh) | 稳定杆的制造工艺 | |
Gramlich et al. | Effect of molybdenum, aluminium and boron on the phase transformation in 4 wt.–% manganese steels | |
Vieweg et al. | Induction hardening: Differences to a conventional heat treatment process and optimization of its parameters | |
RU2594925C1 (ru) | Способ термоциклической обработки стали | |
JP6408290B2 (ja) | 炭素鋼の急速軟質化焼鈍処理方法 | |
KR20200140411A (ko) | 카바이드 함유 철계 합금의 미세처리 및 미세조직 | |
RU2646180C1 (ru) | Способ термоциклической обработки сталей | |
Sadeghpour | Developing very fine nanopearlitic structure in a high carbon steel wire before drawing | |
EP2853608B1 (en) | Precipitation hardening steel with improved toughness and method | |
KR20190094941A (ko) | 고장력 볼트의 열처리 방법 | |
Mesquita et al. | Heat treating of hot-work tool steels | |
Wang et al. | Heat Treating of Carbon Steels | |
RU2563382C1 (ru) | Способ термической обработки режущего инструмента из быстрорежущей стали | |
Harichand et al. | Optimization of heat treatment process for 16MnCr5 | |
Akor et al. | Investigation of the Potential of Jatropha Seed Oil as Austempering Quenchant for Medium Carbon Steel | |
US8858741B2 (en) | Methods for treating high-strength, low-alloy steel | |
RU2543027C2 (ru) | Способ термической обработки режущего инструмента из быстрорежущих сталей | |
RU2599465C2 (ru) | Способ термической обработки изделий из хромомолибденовой стали | |
Janda et al. | Comparing properties of the 42SICR steel after conventional heat treatment and QP processing | |
WO2016028174A1 (en) | A method of nanocrystalline structure formation in commercial bearing steel | |
RU2543585C1 (ru) | Способ термической обработки полуфабрикатов из стали мартенситного класса |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180304 |