SU1102815A1 - Способ термической обработки заэвтектоидной стали - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАЭВТЕКТОИДНОЙ СТАЛИ, включающий предварительную термическую обработку , нагрев под закалку, закалку и отпуск, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  износостойкости и сокращени  длительности обработки, предварительную термическую обработку совмещают с нагревом под закалку и осуществл ют путем термоциклировани  в интервале температур от Ас плюс до Лс минус 10-30 С с изотермической вьг . держкой при этих температурах.

Description

111 Изобретение относитс  к металлургии , конкретнее к технологии тер мической обработки, и может быть использовано дл  полуфабрикатов и изделий из высокоуглеродистых заэвтектоидных инструментальных сталей. Известны способы термической обработки эаэвтектоидной стали, включ щие гГредварительную термическую обра ботку, нагрев под закалку, закалку и отпуск. Предварительную термическую обработку осуществл ют различньми приемами, например отжигом или высоким отпуском, или нормализацией 1. Использование известных способов обработки заэвтектоидной стали позво л ет достигать достаточно высоких механических свойств, в св зи с чем они широко примен ютс  в качестве штамповых сталей, сталей дл  измерительных инструментов и т.д., где необходима больша  износостойкость. Высока  износостойкость таких сталей достигаетс  за счет наличи  в структуре заэвтектоидных сталей избыточного цементита (в легированных стал х - избыточных карбидов). Однако износостойкость стали во многом определ етс  формой, размерами и распределением вторичного избыточного цементита (карбидов) в объеме ста ли. Особенно неблагопри тно на износостойкости сказываетс  распределение вторичного цементита в виде сетки по границам зерен. Наиболее близок к предлагаемому по технической сути и достигаемому результату способ термической обработки заэвтектоидной стали, включающий предварительную термическую обра ботку перед окончательной термической обработкой. Предварительна  те мическа  обработки включает нормализацию с температуры выше точки Ас дл  устранени  цементитной сетки и последующий неполный отжиг при темпе ратурах вьшге точки Лс но не вьше 780-800 С дл  измельчени  зерна. В р де случаев дл  измельчени  зерна и сфероидизации цементита в составе перлита после нормализации провод т термоциклическую обработку, заключаю щуюс  в том, что нагрев провод т на 10-15°С выше точки/Ас с кратковремен ной вьщержкой, охлаждают на 10-15 С ниже точки A также с кратковременной выдержкой, далее новый нагрев дл  следующего цикла обработки до 2 указанной температуры, повтор   такую обработку многократно с медленным охлаждением до комнатной температуры после окончани  последнего цикла обработки. Дл  окончательной термической обработки - закалки осуществл ют самосто тельный нагрев до температуры вьппе точки Ас на 35-60°С 2.1. Однако така  схема обработки требует последовательно выполнени  двух операций термической обработки - нормализации и термоциклического отжига, что увеличивает трудоемкость обработки . Кроме того, отжиг, выполн емый путем термоциклировани  относительно точки А, регулирует только размеры и форму эвтектоидного цементита, не оказыва  вли ни  на расположение,. размеры и форму частиц избыточного цементита (карбидов). В результате этого не до конца используютс  возможности повьЕиени  износостойкости стали. Цель изобретени  - повышение износостойкости и сокращение длительности обработки. Дл  достижени  поставленной цели согласно способу термической обработки заэвтектоидной стали, включающему предварительную термическую обработку , нагрев под закалку, закалку и отпуск, предварительную термическую обработку совмещают с нагревом под закалку и осуществл ют путем термоциклировани  в интервале температур от плюс Ю-ЗО С до Ас, минус 10-30 с с изотермической выдержкой при этих температурах . Нек оторый недогрев до температуры верхней критической точки при термоциклировании (ниже температуры Actr, а 10-30°С) требуетс  дл  сохранени  в структуре стали некоторого количества высокедисперсных карбидных часичек , преп тствующих миграции граиц аустенитных зерен и предотвращаюих рост этих зерен. Это позвол ет сохранить мелкое зерно в стали. Выержка при температуре нагрева в кажом цикле необходима дл  гомогенизации аустенита, перераспределени  угерода (и легирующих элементов), изыток которых образуетс  вблизи межазньк границ при растворении части карбидных частичек по всему объему аустенита. Ограничение нижней, температуры термоциклировани  величиной Лс., +10 - 30°С обусловлено необходимостью предотвращени  распада аустенита на ферритоцементитную св зь, поскольку в противном случае каждый последующий нагрев потребует дополни тельных энергетических затрат на осуществление фазового превращени , дела  обработку в целом более энергоемким процессом. Вьщержки при нижней температуре термоциклировани  необходимы дл  выделени  частиц избыточного цементита (карбидов). Углерод и легирующие элементы, будучи при нагреве распределены равномер но по сечению зерен аустенита, способствуют вьщелению карбидов при охлаждени х и выдержках при термоцикли ровании о1носительно равномерно по телу зерна аустенита. Количество циклов обработки, а также предельные значени  длительнос ти выдержки, определ ютс  химическим составом стали и металлургической природой плавки. В соответствии с предлагаемым спо собом обработки, интервал термоциклировани  практически совпадает с температурами нагрева под закалку большинства примен емых заэвтектоидных сталей, в св зи с чем последний нагрев при термоциклировании удаетс  совместить с нагревом под закалку. Поэтому дл  окончательной термической обработки оказываетс  достаточным провести охлаждение стали с температуры нагрева при последнем цикле термоциклировани  со скоростью превышающей критическую скорость за1 5 калки, а после этого провеЬти лишь низкий отпуск. Пример. Сталь марки У12 в виде образцов диаметром 20 мм подвергают термической обработке с применением термоциклировани  по предлагаемому способу. Сталь нагревают в печах сопротивлени  до верхней температуры термоциклировани  (800с), вьщерживают при этой температуре 15 мин, охлаждают переносом в другую печь, имеющую температуру , равную нижней температуре термоциклировани , т.е. 740 С, провод т повторную изотермическую вьщержку 15 мин, затем вновь нагревают до 800°С дл  нового цикла. Таким образом , термоциклирование осуществл ют 5 раз, После окончани  термоциклировани  с верхней температуры термоциклировани  при последнем цикле сталь охлаждают в воде, после чего провод т низкий отпуск при 180jf1CC. Контрольные образцы подвергают: нормализации и термоциклическому отжигу по.известной технологии 2j в интервале температур 690-740°С, а затем закалке с отдельным нагревом до 800С и низкому отпуску. Проводили испытани  абразивной износостойкости с использованием в качестве истирающего тела полосы всегда новой абразивной шкурки при усилии на образец, действующем по нормали к плоскости перемещающейс  шкурки равном 3,0 МПа, и длине пути износа до Юм. Определ ют потерю веса на единице пути износа. Результаты приведены в таблице.

Предложенньй 1,69 3,0 4,2 5,8 Контрольный . 2,3 4,0 5,8 9j1 10,4 7,8 9,3 10,9 13,4 1,48 12,5 t4,5 16,6 20,5 1 Уменьшение износа в результате применени  предложенного способа обработки по сравнению с кон1 ,3 1,А 1,6 1, трольным

Из приведенных данных видно, что применение предлагаемой схемы термоциклической обработки заэвтектоидной стали обеспечивает повышение износостойкости в 1 ,48 раза по сравнению с прототипом.

Выполнение термоциклической обработки на имеющемс  термическом обоПродолжение таблицы

1,48

рудовании не требует дополнительных капитальных затрат. Экономический эффект достигаетс  увеличением срока службы изделий и уменьшением в св зи с этим их расхода, а также в св зи с экономией от снижени  себестоимости термообработки . ,6 1,6 1,5 1,5

Claims (1)

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАЭВТЕКТОИДНОЙ СТАЛИ, включающий предварительную термическую обработку, нагрев под закалку, закалку и отпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и сокращения длительности обработки, предварительную термическую обработку совмещают с нагревом под закалку и осуществляют путем термоциклирования в интервале температур от Ас., плюс 10-30°С до Ас^ минус 10-30°С с изотермической вы- . держкой при этих температурах.

   ™SU ,„,1102815 >

   \

   1 110281