RU2691022C1 - Способ поверхностной термообработки изделий из нержавеющих хромистых сталей - Google Patents
Способ поверхностной термообработки изделий из нержавеющих хромистых сталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691022C1 RU2691022C1 RU2018111157A RU2018111157A RU2691022C1 RU 2691022 C1 RU2691022 C1 RU 2691022C1 RU 2018111157 A RU2018111157 A RU 2018111157A RU 2018111157 A RU2018111157 A RU 2018111157A RU 2691022 C1 RU2691022 C1 RU 2691022C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating
- heat treatment
- degrees
- items
- stainless
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 15
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 11
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 239000011651 chromium Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 4
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102220479482 Puromycin-sensitive aminopeptidase-like protein_C21D_mutation Human genes 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/34—Methods of heating
- C21D1/42—Induction heating
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к поверхностной непрерывно последовательной скоростной закалке зубчатых колес, валов и валков, шкивов, кулачков, захватов и др. из хромистых нержавеющих сталей. Для получения поверхностного слоя твердостью до 55 на глубине 2,5 мм изделие сначала подвергают улучшению, а затем ведут скоростной нагрев токами высокой частоты до Ac+(100-280)°C со скоростью нагрева 350-550 град/с и охлаждают со скоростью 550-600 град/с непрерывно-последовательным способом. 1 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам поверхностной непрерывно последовательной скоростной закалке ТВЧ хромистых нержавеющих сталей.
Известен способ упрочнения поверхностного слоя изделий из нержавеющих хромистых сталей методом плазменной закалки (Е.Н. Сафонов, Плазменная закалка деталей машин, Монография, «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Нижнетагильский технологический институт (филиал), Нижний Тагил, 2014, с. 87-88).
Недостатками указанного способа являются недостаточная глубина закаленного слоя (не более 1,05 мм), а также неоднородность микро и макроструктуры закаленного слоя, связанная с трудностью равномерного распределения плотности теплового потока по площади зоны обработки.
Наиболее близким по технической сущности предлагаемому является способ термообработки нержавеющих хромистых сталей, включающий улучшение, скоростной нагрев ТВЧ, низкотемпературный отжиг (Патент СССР №1782243, Способ термической обработки изделий, МКИ C21D 1/42, от 15.12.92). В способе сталь 20X13 подвергали скоростному объемному нагреву ТВЧ до температуры Ас3+(370-450)°C. Перед скоростным нагревом заготовки из указанной стали подвергали улучшению. Скорость нагрева составляла 200-50°C/с. Для указанной марки стали температура нагрева составляла от 1000 до 1450°C. После нагрева заготовки охлаждали в масле, после чего проводили низкотемпературный отпуск при температурах 200-250°C. Во время термообработки заготовки полностью помещали в индуктор. В результате этого все сечение заготовки приобретает однородную структуру и имеет повышенную твердость по всему сечению. Это снижает механические свойства деталей. На практике для эксплуатации таких нагруженных деталей как валы, прокатные валки, зубчатые колеса, кулачки и т.д. требуется износостойкий поверхностный слой и незатронутая закалкой сердцевина детали. Данный способ не обеспечивает необходимого упрочнения поверхностного слоя детали. Таким образом, недостатком указанного способа являются ограниченные технологические возможности, а именно недостаточная толщина упрочненного поверхностного слоя, его малая твердость, закалка сердцевины изделий, а также ограниченные размеры по длине заготовок, связанные с полным размещением заготовок внутри индуктора.
Технической проблемой при термообработке изделий из нержавеющих хромистых сталей является трудность получения упрочненного твердого слоя до 55HRC и глубиной 2,5 мм с однородными механическими свойствами этого слоя без проработки изделия по всему сечению.
Техническим результатом предлагаемого решения расширение технологических возможностей, а именно упрочнение поверхностного слоя изделий без закалки их сердцевины.
Технический эффект в предлагаемом решении достигается тем, что в способе термообработки изделий из нержавеющих хромистых сталей, в котором изделия подвергают улучшению, а затем ведут скоростной нагрев ТВЧ выше температуры Ac3 и охлаждение, согласно предлагаемому решению, изделия нагревают до Ac3+(100-280)°C со скоростью нагрева 350-550 град/с и охлаждают со скоростью 550-600 град/с непрерывно-последовательным способом.
Скоростной нагрев ТВЧ и охлаждение непрерывно-последовательным способом с заявляемыми режимами позволяет упрочнить поверхностный слой изделий с однородной структурой и с равномерными механическими свойствами без закалки сердцевины изделий.
При поверхностном непрерывно-последовательном скоростном нагреве ТВЧ со скоростью 350-550 град/с без выдержки до заявленных температур и последующем скоростном охлаждении изделий со скоростью 550-600 град/с исключается полное растворение карбидов и гомогенизация аустенита. При этом обеспечивается достаточное растворение в аустените углерода и хрома и необходимое упрочнение мартенсита. В результате сохраняется мелкозернистая структура, образуется гетерогенная дисперсная смесь мартенсита, карбидов и метастабильного аустенита (17-24%), равномерно распределенных в структуре. Присутствие метастабильного аустенита в комплексе с другими структурными фактами повышает механические свойства изделия при деформации на изгиб, а в процессе эксплуатации при деформациях метастабильный аустенит превращается в мартенсит, что ведет к дополнительному упрочнению поверхностного слоя изделия, нейтрализации микронапряжений, повышению пластичности и, как следствие, износостойкости сталей. Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить упрочненный поверхностный слой требуемой твердости и глубины.
Скоростной нагрев до температуры большей Ac3+(100-280)°C вызывает полное растворение карбидов в аустените, быстрый рост аустенитного зерна и поверхностное оплавление, что снижает эксплуатационные свойства изделий, а нагрев до температуры меньшей Ac3+(100-280)°C недостаточен для получения необходимой твердости.
Нагрев со скоростью меньшей 350 град/с приводит к полному растворению карбидов и не обеспечит получение нужной твердости, а нагрев более 550 град/с приводит к образованию поверхностных напряжений. При этом скорость нагрева резко уменьшают при достижении температуры 768°C, т.е. при переходе стали из ферромагнитного в парамагнитное состояние.
Охлаждение со скоростью менее 550 град/с не позволит получить нужных свойств изделия, а охлаждение со скоростью более 600 град/с приведет к получению избыточных поверхностных напряжений.
Способ термообработки изделий из нержавеющих сталей осуществляют следующим образом.
Заготовки деталей из нержавеющих хромистых сталей предварительно подвергают улучшению. Затем проводят скоростной непрерывно-последовательный нагрев заготовок ТВЧ на закалочном комплексе индукционного нагрева до заданных температур с заявляемыми скоростями нагрева. Охлаждение ведут в том же самом комплексе подачей охлаждающей смеси в спреер. Охлаждают заготовки изделий со скоростями 550-600 град/с. Глубину закаленного слоя контролируют с помощью установок с ЧПУ управлением.
Предлагаемый способ опробован в производстве ООО «ПКО «ТОМ». Согласно предлагаемому способу были подвергнуты поверхностной закалке заготовки из сталей 20X13, 30X13, 40X13 размерами: диаметр 76 мм, длина заготовки 300 мм. Скоростной непрерывно-последовательный нагрев вели на закалочном комплексе индукционного нагрева с микропроцессорным программируемым модулем, позволяющей обработку деталей до 6000 мм, с диаметром/шириной закаливаемой детали до 1800 мм. Данные испытаний сведены в таблицу.
Режим №1: нагрев больше Ac3+(300-470 град/с).скорость нагрева больше 600 град/сек.
Режим №2: нагрев больше Ас3+(100-280 град/с), скорость нагрева (350-550)град/сек. Режим №3: нагрев больше Ас3+(50-100 град/с), скорость нагрева менее 350 град/сек.
Исследования показали, что при термообработке указанных марок сталей с заявляемыми режимами происходит упрочнение поверхностного слоя без закалки сердцевины изделий.
Предлагаемый способ найдет применение на машиностроительных предприятиях для термообработки ТВЧ зубчатых колес, валов и валков, термообработке многоручьевых шкивов, закалке плоских деталей: плит, кулачков, захватов и др.
Claims (1)
- Способ термообработки изделий из нержавеющих хромистых сталей, включающий улучшение и непрерывно-последовательную индукционную закалку путем нагрева токами высокой частоты и охлаждения, отличающийся тем, что индукционную закалку осуществляют путем нагрева поверхностного слоя до температуры Ас3+(100-280)°С со скоростью нагрева 350-550 град/с и охлаждения 550-600 град/с.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018111157A RU2691022C1 (ru) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Способ поверхностной термообработки изделий из нержавеющих хромистых сталей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018111157A RU2691022C1 (ru) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Способ поверхностной термообработки изделий из нержавеющих хромистых сталей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2691022C1 true RU2691022C1 (ru) | 2019-06-07 |
Family
ID=67037472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018111157A RU2691022C1 (ru) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Способ поверхностной термообработки изделий из нержавеющих хромистых сталей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691022C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU373315A1 (ru) * | 1970-11-09 | 1973-03-12 | Харьковский ордена Ленина политехнический институт имени В. И. Ленина | Способ термической обработки лопаток турбин |
| US5599408A (en) * | 1992-09-04 | 1997-02-04 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Method of producing a structural member |
| UA21001U (en) * | 2006-09-18 | 2007-02-15 | Kharkiv Aviat I Zhukovskyi Nat | Automated system for testing the quality of a coating |
| RU2493269C2 (ru) * | 2011-11-09 | 2013-09-20 | Частное Акционерное Общество "У.П.Э.К." | Способ закалки колец подшипника качения и подшипник качения |
| RU2591901C2 (ru) * | 2014-12-12 | 2016-07-20 | Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" | Способ термообработки заготовки из нержавеющей хромистой стали |
-
2018
- 2018-03-28 RU RU2018111157A patent/RU2691022C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU373315A1 (ru) * | 1970-11-09 | 1973-03-12 | Харьковский ордена Ленина политехнический институт имени В. И. Ленина | Способ термической обработки лопаток турбин |
| US5599408A (en) * | 1992-09-04 | 1997-02-04 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Method of producing a structural member |
| UA21001U (en) * | 2006-09-18 | 2007-02-15 | Kharkiv Aviat I Zhukovskyi Nat | Automated system for testing the quality of a coating |
| RU2493269C2 (ru) * | 2011-11-09 | 2013-09-20 | Частное Акционерное Общество "У.П.Э.К." | Способ закалки колец подшипника качения и подшипник качения |
| RU2591901C2 (ru) * | 2014-12-12 | 2016-07-20 | Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" | Способ термообработки заготовки из нержавеющей хромистой стали |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dossett et al. | Steel heat treating fundamentals and processes | |
| AU2014235986B2 (en) | Air-hardenable bainitic steel with enhanced material characteristics | |
| CN106555042A (zh) | 一种有效细化晶粒的无缝钢管在线控制冷却工艺及制造方法 | |
| JP2011006790A (ja) | ホウ素を用いたベイナイト鋼 | |
| CN100532887C (zh) | 齿轮构件及其制造方法 | |
| AU2015231973A1 (en) | Air-hardenable bainitic steel part | |
| JP5895266B2 (ja) | 鍛造物の製造方法 | |
| RU2450060C1 (ru) | Способ термической обработки деталей из конструкционной стали пониженной и регламентированной прокаливаемости | |
| JP2016003395A (ja) | 優れた特性を有している表面処理機械部品用鋼、並びにその鋼の部品及びその製造方法 | |
| JP2017526823A5 (ru) | ||
| KR102349238B1 (ko) | 카바이드 함유 철계 합금의 미세처리 및 미세조직 | |
| JP6484086B2 (ja) | 工具鋼鋳鋼品の製造方法 | |
| RU2691022C1 (ru) | Способ поверхностной термообработки изделий из нержавеющих хромистых сталей | |
| US20100163140A1 (en) | Microtreatment of Iron-Based Alloy, Apparatus and Method Therefor, and Microstructure Resulting Therefrom | |
| Da Silva et al. | Microstructure and mechanical properties of microalloyed steel forgings manufactured from cross-wedge-rolled preforms | |
| RU2530078C1 (ru) | Способ производства толстолистового проката для судостроения | |
| CN108424999B (zh) | 一种浅槽分选机传动链条零部件的热处理工艺 | |
| CN115074494B (zh) | 一种棒磨机用钢的热处理方法 | |
| RU2544730C1 (ru) | Способ термомеханической обработки низколегированной стали | |
| Krawczyk et al. | Banded microstructure in forged 18CrNiMo7-6 steel | |
| JP6466152B2 (ja) | ホウ素含有鋼の熱処理方法 | |
| Jajarmi et al. | Investigating the Effect of Induction Parameters for Optimizing the Heat Treatment of 4620 AISI Steel in the Steering Wheel Pinion | |
| Mesquita et al. | Introduction to Heat Treating of Tool Steels | |
| JPS6037851B2 (ja) | 冷間ピルガ−圧延機用ロ−ルダイスの熱処理方法 | |
| CN106834910B (zh) | 耐蚀性优异的高强度线材及其制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200329 |