SU1014925A1 - Method for heat treating precision steel parts - Google Patents

Method for heat treating precision steel parts Download PDF

Info

Publication number
SU1014925A1
SU1014925A1 SU813315431A SU3315431A SU1014925A1 SU 1014925 A1 SU1014925 A1 SU 1014925A1 SU 813315431 A SU813315431 A SU 813315431A SU 3315431 A SU3315431 A SU 3315431A SU 1014925 A1 SU1014925 A1 SU 1014925A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
heat treatment
quenching
sorbitol
preliminary heat
tempering
Prior art date
Application number
SU813315431A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Стефанович Кремнев
Евгений Васильевич Холоднов
Ирина Александровна Бусурина
Сталина Яковлевна Митауэр
Римма Никифоровна Ионова
Ольга Всеволодовна Попова
Тамара Георгиевна Сагадеева
Original Assignee
Московский станкоинструментальный институт
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 Московский станкоинструментальный институт filed Critical Московский станкоинструментальный институт
Priority to SU813315431A priority Critical patent/SU1014925A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1014925A1 publication Critical patent/SU1014925A1/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ.ДЕТ АЛЕЙ ВЫСОКОЙ ТОЧНОСТИ, преимущественно плоскопараллельных концевых мер длины, включающий предвар 1тельную термичест кую обработку и последующую поверх1гСЕШЯ ЗЙЛ2 lLiif- - л S- - .-ч ч ностную закалку посредством лазерного облучени  рабочих поверхностей, л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью увеличени  глубины закаленного сло , получени  noBiaiieHной твердости и стабильности размеров обрабатываемых деталей, предварительную термическую обработку производ т на сорбит и троостит. 2.Способ по П.1, о т л ич а ю щ и и с   тем, что предварительную термическую обработку на троостит осуществл ют путем закалки и отпуска при 300-500с или путем изотермической закалки с выдержкой при 300-500°С.3 .Способ,, по п. 1, отличающий с  . тем, что предварительную термическую обработку на сорбит осуществл ют путем закалки и отпуска при 500-650 С изотермической закалки-с выдержкой при 500-650 С.1. METHOD OF THERMAL TREATMENT OF STEEL. GETTING ALEI OF HIGH ACCURACY, mainly plane-parallel end gauges, including preliminary thermal treatment, followed by overlapping ZYL2 lLiif-l S- -. and, in order to increase the depth of the hardened layer, to obtain noBiai hardness and dimensional stability of the workpieces, preliminary heat treatment is carried out on sorbitol and troostite. 2. Method according to Claim 1, which is based on the fact that preliminary heat treatment for troostite is carried out by quenching and tempering at 300-500 s or by isothermal quenching with an exposure at 300-500 ° C .3. The method, according to claim 1, distinguishing with. the fact that the preliminary heat treatment on sorbitol is carried out by quenching and tempering at 500-650 ° C and isothermal quenching with an exposure at 500-650 ° C

Description

Изобретение относитс  к термической обработке и может быть использовано в инструментальной; и станкостроительной промьпиленности.The invention relates to heat treatment and can be used in the tool; and machine tool industry.

Дл  упрочнени  рабочих поверхностей некоторых видов высокоточного измерительного инструмента, в том числе плоскопараллельных концевых мер длины, примен етс  стандартна  (.объемна ) термическа  обработка , котора  не обеспечивает одного важнейших свойств - стабильности размеров инструмента в процессе длительной эксплуатации и хранени . Технологический цикл термической обработки измерительного инструмента заключаетс  в нормализации, закалке , обработке холодом и длительном отпуске при 130С в течение 12.Структура, получаема  после термической обработки, состоит из мар-тенсита , карбидов и остаточного аустенита. Одна из главных причин, ведуща  к изменению размеров инстру мента, заключаетс  в превращении остаточного аустенита в мартенсит в течение длительного времени. Дл  устранени  этого недостатка и повышени  стабильности размеров плиток на инструментальных заводах примен етс  обработка холодом и длительное старение In order to strengthen the working surfaces of some types of high-precision measuring tools, including plane-parallel end gauges, standard (.volume) heat treatment is used, which does not provide one of the most important properties - dimensional stability of the tool during long-term operation and storage. The technological cycle of heat treatment of the measuring instrument consists of normalization, quenching, cold treatment and long-term tempering at 130 ° C for 12. The structure obtained after heat treatment consists of martensite, carbides and residual austenite. One of the main reasons leading to a change in tool size is the transformation of residual austenite into martensite over a long period of time. To eliminate this drawback and increase the dimensional stability of the tiles, tool processing plants use cold treatment and long-term aging.

Однако эта обработка не приводит к полному превращению аустенита. Вследствие этого способ стабилизации структуры недостаточно эффективен дл  инструментов высокой точ- ности. После обработки холодом изменени  размеров инструмента менее значительны, но все же величина этих изменений больше, чем предусмотрено ГОСТом. Например, дл  плоскопараллельных мер длины при номинальном значении длины меры 10 мм предельное отклонение от номинала составл ет + 0,05 мкм Скласс 00, ГОСТ 9038-73), а после обработки холодом эта величина иногда составл ет (+ 0,06)-(+ 0,07) мкм. Дл  значительного повышени  стабильности размеров высокоточных деталей целесообразно примен ть не объемную,а поверхностную закалку. При этом исключаютс  операции обработкихолдом и длительного старени .However, this treatment does not lead to the complete transformation of austenite. As a result, the method of stabilizing the structure is not sufficiently effective for high precision instruments. After cold treatment, changes in tool dimensions are less significant, but still the magnitude of these changes is greater than that provided by GOST. For example, for plane-parallel measures of length at a nominal value of a length of measure 10 mm, the limiting deviation from the nominal is + 0.05 µm Class 00, GOST 9038-73), and after cold treatment this value is sometimes (+ 0.06) - ( + 0.07 micron. In order to significantly increase the dimensional stability of high-precision parts, it is advisable to use surface hardening, not volumetric but hardening. This eliminates the operation of processing and long aging.

Известен способ лазерного упрочнени  инструментальных сталей, включающий облучение ртожженых инструментальных сталей, имеющих исхоную стабильную структуру перлит, с помощью импульсной лазерной установки КВАНТ-16 12.The known method of laser hardening of tool steels, including irradiation of tool steels with a stable structure of perlite, using a pulsed laser system KVANT-16 12.

Однако существующий способ лазерной закалки не пригоден дл  упронени  рабочих поверхностей измерительных инструментов, особенно плоскопараллельных концевых мер длины.However, the existing method of laser hardening is not suitable for impacting the working surfaces of measuring instruments, especially plane-parallel end gauges.

так как глубина упрочненного лазером сло  стали, имеющей исходную структуру перлит, составл ет 100-130 мкм. Рабочие поверхности всех высокоточных деталей должны обладать высокой чистотой поверхности (10-14 кл), котора  обеспечиваетс  шлифованием и доводками: Таким образом, с учетом припуска на механическую обработку глубина упрочненного лазером сло since the depth of the laser-hardened steel layer having the original perlite structure is 100-130 microns. The working surfaces of all high-precision parts must have a high surface cleanliness (10-14 cells), which is provided by grinding and fine-tuning: Thus, taking into account the allowance for mechanical processing, the depth of the laser-hardened layer

0 должна быть не менее 250-300 мкм.0 must be at least 250-300 microns.

Цель изобретени  - получение достаточной глубины, высокой твердости и износостойкости закаленного сло  рабочих поверхностей деталей высокой точности, а также стабильности их размеров.The purpose of the invention is to obtain sufficient depth, high hardness and wear resistance of the hardened layer of working surfaces of high-precision parts, as well as stability of their dimensions.

Поставленна  цель достигаетс  применением сталей с исходной структурой сорбит или троостит с твер0 Достью ННС 28-47 и последующей лазерной закалкой рабочих поверхностей .The goal is achieved by using steels with an initial sorbitol or troostite structure with hardness HNS 28-47 and subsequent laser hardening of working surfaces.

При лазерном упрочнении деталей, имеющих исходную структуру сорбитIn laser hardening of parts having an initial sorbitol structure

5 или троостит. Глубина закаленного сло  больше, чем у деталей с исходной перлитной структурой,что объ сн етс  различной теплопроводностью рассматриваемых структур. Теплопроj . водность зависит от величины внутренней межфазовой поверхности, отдел кицей феррит от цементита.5 or troostit. The depth of the hardened layer is greater than that of the parts with the original pearlite structure, which is explained by the different thermal conductivities of the structures under consideration. Heatproj. the water content depends on the size of the internal interphase surface, and the separation of ferrite from cementite with a roll.

Известно,что теплопроводность феррита составл ет 0,184 кал/см«град.с,It is known that the thermal conductivity of ferrite is 0.184 cal / cm "grad.c,

5 а цементита 0,017 кал/смтраДС,5 a cementite 0,017 cal / smrads,

т.е. меньше чем у феррита на пор док. Следовательно, теплопроводность сло  с мелкодисперсной сорбитной и трооститной структурами, где величина внутренней межфазовой поверхности велика и на пути теплового потока встречаетс  наибольшее количество кристаллитов цементита, будет меньше , чем теплопроводность сло  соthose. less than ferrite on the order. Consequently, the thermal conductivity of a layer with fine sorbite and troostite structures, where the size of the internal interphase surface is large and the greatest amount of crystallite cementite occurs on the heat flow path, will be less than the thermal conductivity of the layer with

с.структурой перлит, состо щей из смеси феррита и более крупных, но реже расположенных в структуре кристаллитов цементита. Теплопроводность сорбита составл ет 10 а троостита 20% поThe perlite structure, consisting of a mixture of ferrite and larger, but less commonly located in the structure of cementite crystallites. The thermal conductivity of sorbitol is 10 a troostite 20% by

отношению к теплопроводности перлита perlite thermal conductivity

(/vO,105 «ал/см«град с). (/ vO, 105 "al / cm" grad s).

Таким образом, при облучении образца с исходной сорбитной или трорститиой структурой энерги  лазерного луча прогревает до закалочных температур более толстый поверхностный слой стали, чем в случае исходной перлитной структуры, так как тепловой поток в меньшей степениThus, when irradiating a sample with an initial sorbitol or trussity structure, the laser beam energy heats up to quenching temperatures a thicker surface layer of steel than in the case of the initial pearlite structure, since the heat flux is less

рассеиваетс  в глубь металла.scatters deep into the metal.

При облучении отожженой стали с перлитной структурой энерги  излучени  рассеиваетс  в результате увеличенной теплопроводности в глубьUpon irradiation of annealed steel with a pearlitic structure, the radiation energy is dissipated as a result of increased thermal conductivity deep into

инструмента, и до закалочных температур нагреваетс  поверхностный слой меньшей толщины.tool, and to quenching temperatures, the surface layer of lower thickness is heated.

Строение мартенсита, получаемое после лазерной закалки, также зависит от исходной структуры.The structure of martensite obtained after laser hardening also depends on the initial structure.

Мелконгольчатый (бесструктурный) Мартенсит образуетс  после лазерной закалки образцов с предварительной структурой троостит ь Более крупные иглы мартенсита возникают в результате закалки стали с сорбитной структурой.Melkongolchaty (unstructured) Martensite is formed after laser quenching of samples with a preliminary structure of coarseness. Larger needles of martensite result from the hardening of steel with a sorbitol structure.

Самые крупные и более выраженные иглы мертенсита образуютс  при исходной структуре перлит, что снижает качество поверхностного сло  после шлифовани  и доводок.The largest and more pronounced needles of Mertensite are formed in the initial structure of perlite, which reduces the quality of the surface layer after grinding and fine-tuning.

Структуры сорбит и троостит получают путем закалки и отпуска при 30 О-.5 О О С дл  получени  структуры троостит или закалКи и отпуска при 500-650°С дл  получени  структурыThe structures of sorbitol and troostite are obtained by quenching and tempering at 30 ° -5.5 O C to obtain a troostite structure or quenching and tempering at 500-650 ° C to obtain the structure

сорбит; путем изотермической закалки с выдержкой при 300-500с дл  получени  структуры троостит или изотермической закалки с выдержкой при SOO-eSO C дл  получени  структурыsorbitol; by isothermal quenching with a holding at 300-500 s to obtain a troostite structure or isothermal quenching with a holding at SOO-eSO C to obtain a structure

сорбит.sorbitol.

Режимы последующего лазерного упрочнени  выбирают таким образом, чтобы получить поверхность образцов без оплавлени .Modes of subsequent laser hardening are chosen in such a way as to obtain the surface of the samples without melting.

Результаты приведены в табл. 1. Т а б л и ц а 1The results are shown in Table. 1. T and l and c and 1

45-47 28-30 18-2045-47 28-30 18-20

Экспериментальные работы по упрочнению образцов проводились на лазерной технологической установке непрерывного действи  мощностью излучени  пор дка 1 кВт.Experimental work on the hardening of the samples was carried out on a laser technological installation of continuous action with radiation power in the order of 1 kW.

В цел х лучшего поглощени  энергии излучени  поверхность плиток черн т { сажей, черной краской, оксиЗернистый перлит In order to better absorb the radiation energy, the surface of the tiles is black (soot, black paint, oxygrain perlite)

Отжиг и карбиды Пластинчатый сорНормализаци  при бит eeocAnnealing and carbides. Lamellar sormonization with eeoc bits

Зернистый сорбитGranular sorbitol

Закалка и отпуск при Quenching and tempering at

Зернистый троос- 415 Grainy troos 415

отпуск ТИТ423vacation TIT423

--

(2-2, 2)-10(2-2, 2) -10

--

(3,5-4)- 10 С4-4,5)10(3,5-4) - 10 С4-4,5) 10

дировали), образцы подвергают предварительной термической обработке дл  получени  различных структур; перлит, сорбит, троостит.dated), the samples are pre-heat treated to obtain various structures; perlite, sorbitol, troostite.

Значение глубины закаленного сло  при различных исходных структурах приведены в табл. 2.The depth of the hardened layer with different initial structures are given in Table. 2

Таблица 2table 2

207-212207-212

0,08+0,039 0,15+0,0420.08 + 0.039 0.15 + 0.042

0,28+0,086 0,30+0,038 0,45+0,0820.28 + 0.086 0.30 + 0.038 0.45 + 0.082

0,50+0,052 0,53+0,064 0,75+0,0240.50 + 0.052 0.53 + 0.064 0.75 + 0.024

428 272-2770,24+0,056 0,26+0,086 Микротвердость и глубину упор доченной зоны измер ют на шлифе, изготовленном перпендикул рно лазер ной дорожке. Результаты выполненных исследований показывают, что при лазерном облучении глубина упрочненного сло  существенно зависит от исходной структуры облучаемого образца. Упрочненный слой наибольшей глубины (л0,75 мм) и твердости СHRC 6566} образуетс  в плитках с исходной структурой троостит. Слой наимень111ей толщины(ЛО,О8 мм и твердости .(ННС 62-63) и даже его отсутствие на некоторых образцах наблюдаетс  при исходной структуре перлит. Дл  исследовани  стабильности размеров образцов в процессе хранени  провод т следующие эксперименты . Изготавливают образцы из стали ШХ15СХ). Часть образцов подвергают термообработке по известному технологическому процессу. Структура после термообработки - мартенсит .ННС-62-64) . Другую часть образцов подвергают термообработке дл  получени  структур сорбита .(нас 28-30) и троостита (HRC 45-47) и затем эти образцы под вергают лазерной закалке по предлагаемым режимам и отпуску при 150 С в течение 3 ч без обработки холодом и без. длительного старени . После 12 мес. хранени  измер ют размеры образцов. Изменение размеров образцов с исходной структурой маотенсит составл ет 1,57 мкм, а образцов с исходной структурой троостит и сорбит не обнаружено. Экономический эффект от применени  предлагаемого способа достига{етс  повышением твердости на рабочих поверхност х до 65-66 вместо Н8С 63-64 после объемной закалки, что увеличивает износостойкость. Дает возможность Зс1менить дефицитные твердосплавные плитки (из сплава ВК8М) размерами до 10 мм более деше ыми и технологичными стальными. По ышаетс  стабильность размеров дета;ли (отсутствие мартенситной струк- туры; во всем объеме металла;. Уменьшаетс  количество операций по сравнению с известнЕ м технологическим процессом изготовлени  деталей и инструментов высокой точности, многие из которых  вл ютс  дорогосто щими (например, обработка холодом и т.д.) . Уменьшаетс  врем  термообработки (2-5 раз в зависимости от размеров).428 272-2770,24 + 0,056 0,26 + 0,086 The microhardness and depth of the ordered zone are measured on a thin section made perpendicular to the laser track. The results of the performed studies show that during laser irradiation the depth of the hardened layer substantially depends on the initial structure of the irradiated sample. A reinforced layer of the greatest depth (L 0.75 mm) and hardness HRRC 6566} is formed in tiles with an initial trostitis structure. The layer with the smallest thickness (LO, 10 mm and hardness (HHC 62-63) and even its absence on some samples is observed with the initial structure of perlite. The following experiments were carried out to study the stability of sample sizes during storage. Steel SHKh15SH samples). Part of the samples are subjected to heat treatment according to a known technological process. The structure after heat treatment - martensite .НН-62-64). Another part of the samples is subjected to heat treatment to obtain structures of sorbitol. (Us 28-30) and troostite (HRC 45-47) and then these samples are subjected to laser hardening according to the proposed conditions and tempering at 150 ° C for 3 hours without cold treatment and without. long aging. After 12 months storage dimensions of the samples. The change in the sizes of the samples with the original maosensite structure is 1.57 µm, while no samples with the original structure of troostite and sorbitol were found. The economic effect of the application of the proposed method is achieved by increasing the hardness on the working surfaces to 65-66 instead of H8C 63-64 after bulk quenching, which increases the wear resistance. It makes it possible to replace scarce hard-alloy tiles (made from VK8M alloy) with sizes up to 10 mm with cheaper and technological steel ones. The dimensional stability of parts is increased; whether (lack of martensitic structure; in the whole volume of the metal; the number of operations is reduced compared with the known technological process of manufacturing high-precision parts and tools, many of which are expensive (for example, cold working and etc.). The heat treatment time decreases (2-5 times depending on the size).

Claims (3)

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ ВЫСОКОЙ ТОЧНОСТИ, преимущественно плоскопараллельных концевых мер длины, включающий предварительную термическую обработку и последующую поверх ностную закалку посредством лазерного облучения рабочих поверхностей, о'т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения глубины закаленного слоя, получения повьаиенной твердости и стабильности размеров обрабатываекых деталей, предварительную термическую обработку производят на сорбит и троостйт.1. METHOD FOR THERMAL TREATMENT OF STEEL PARTS OF HIGH ACCURACY, mainly plane-parallel end measures of length, including preliminary heat treatment and subsequent surface hardening by laser irradiation of working surfaces, so that with the aim of increasing the depth of the hardened layer, obtaining increased hardness and dimensional stability of the machined parts, preliminary heat treatment is performed on sorbitol and troost. 2. Способ по п.1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что предварительную термическую обработку на троостит·осуществляют путем закалки и отпуска при 300-500°С или путем изотермической закалки с выдержкой при 300-500°С. - '2. The method according to claim 1, with the fact that the preliminary heat treatment for troostite is carried out by hardening and tempering at 300-500 ° C or by isothermal hardening with holding at 300- 500 ° C. - ' 3. Способ по π. 1, от л и ч а ю щ и й с я. тем, что предварительную термическую обработку на сорбит осуществляют путем закалки и отпуска при 500-650°С изотермической закалки-с выдержкой при 500-650°С.3. The method according to π. 1, from the list the fact that the preliminary heat treatment for sorbitol is carried out by quenching and tempering at 500-650 ° C isothermal quenching-holding at 500-650 ° C.
SU813315431A 1981-06-10 1981-06-10 Method for heat treating precision steel parts SU1014925A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813315431A SU1014925A1 (en) 1981-06-10 1981-06-10 Method for heat treating precision steel parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813315431A SU1014925A1 (en) 1981-06-10 1981-06-10 Method for heat treating precision steel parts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1014925A1 true SU1014925A1 (en) 1983-04-30

Family

ID=20968430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813315431A SU1014925A1 (en) 1981-06-10 1981-06-10 Method for heat treating precision steel parts

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1014925A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2566224C1 (en) * 2014-05-20 2015-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверскй государственный технический университет" Method of strengthening of shearing die

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Самохоцкий А.И. Парфеновска . Н.Г. Технологи термической обработки -металлов. М., Машиностроение, 1976. , 2. Технологи и организаци производства, 1976, 11. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2566224C1 (en) * 2014-05-20 2015-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверскй государственный технический университет" Method of strengthening of shearing die

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Åhman Microstructure and its effect on toughness and wear resistance of laser surface melted and post heat treated high speed steel
CN103348031A (en) Steel for nitriding and nitrided component
Yilbas et al. Laser-induced thermal stresses on steel surface
CN105651957A (en) Method for assessing laser shot peening effect
SU1014925A1 (en) Method for heat treating precision steel parts
GREGSON Laser heat treatment
JPH0724632A (en) Manufacture of circular saw blade
Kim et al. Influence of sub-zero and shot-peening treatments on impact and fatigue fracture properties of case-hardened steels
Smol'nikov et al. Cold treatment of cutting tools
Totten et al. Quenchants and Quenching Technology
CN108441624A (en) A kind of laser-impact technique improving wind power gear gas carburizing efficiency
Akhter et al. Laser surface hardening of GCr15 bearing steel ring
Moradi et al. Investigating the effect of high power diode laser (HPDL) surface treatment on the corrosion behavior of 17-4 PH martensitic stainless steel
Mathur et al. Laser heat treatment of cast irons—optimization of process variables: Part I
Aronov et al. Experimental Study of Intensive Quenching of Punches
La Rocca et al. Laser surface hardening of thin steel slabs
SU737479A1 (en) Method of treatment of high-speed steel tools
SU933750A1 (en) Method for heat treating tools from high-speed steel
RU2204615C2 (en) Method for thermal treatment of steel constructions with stress concentrators
Fly et al. Low power laser heat treatment to improve fatigue life of low carbon steel
RU2015181C1 (en) Method for thermal treatment of high-speed steels
Bazaleeva et al. Aspects of the Phase-Structural State of Carbon Steels Processed by Deformation Cutting
SU1188214A1 (en) Method of heat treatment of tubular articles made from sructural alloyed steels
Barabonova et al. Study of structure and properties of high-speed steels treated by gas & laser beam cutting and laser weld tempering
Scheil et al. Austempered ductile iron heat treatment for machine hammer peening of milled tool surfaces: Wärmebehandlung für das Maschinelle Oberflächenhämmern von gefrästen Oberflächen aus austenitisch‐ferritischen Gusseisen