SU1164290A1 - Method of hardening steel components - Google Patents
Method of hardening steel components Download PDFInfo
- Publication number
- SU1164290A1 SU1164290A1 SU833590408A SU3590408A SU1164290A1 SU 1164290 A1 SU1164290 A1 SU 1164290A1 SU 833590408 A SU833590408 A SU 833590408A SU 3590408 A SU3590408 A SU 3590408A SU 1164290 A1 SU1164290 A1 SU 1164290A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- carried out
- quenching
- temperature
- tempering
- heating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
1.СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ.преимущественно из высокохромистой стали, включающий высокотемпературную нитроцементацию, высокий отпуск, нагрев под закалку, закалку и низкий отпуск, отличающийс тем, чтр, с целью увеличени глубины диффузионного сло и Г ж I & -:ssrew W требуемого распределени твердости по сечению, высокотемпературную нитроцементацию производ т путем нанесени водной пасты, содержащей карбоксиметилцеллюлозу и мочевину, при следующем соотношении компонентов,мае.%: Карбоксиметилцеллюлоза 12,5-15,0 Мочевина 2,1-3,0 ВодаОстальное а нагрев под закалку осуществл ют до температуры на 30-50 с ниже прин той . 2. Способ поп.1,отличающ и и с тем, что высокотемпературнуто нитроцементацию провод т при 3 760-1050°С. (Л 3.Способ поп,1,отличающ и и с тем, что высокий отпуск ; осуществл ют при 600-700 с в течение 1-2 ч. 4.Способ по П.1, отличающийс тем, что нагрев под закалку ведут в сол ной ванне и в печи с защитной атмосферой.1. METHOD FOR STRENGTHENING STEEL DETAILS. Advantageously, high-chromium steel, including high-temperature carbonitriding, high tempering, heating for quenching, quenching and low tempering, characterized in that in order to increase the depth of the diffusion layer and G W I & -: ssrew W required distribution of hardness over the cross section, high-temperature nitrocementation is performed by applying an aqueous paste containing carboxymethylcellulose and urea, in the following ratio of components, May.%: Carboxymethylcellulose 12.5-15.0 Urea 2.1-3.0 Water Else and heating for quenching is carried out to a temperature 30-50 s lower than accepted. 2. Method pop.1, distinguished by the fact that, at high temperature, carbonitrization is carried out at 3,760-1050 ° C. (L 3. Method pop, 1, distinguished by the fact that high tempering; carried out at 600-700 s for 1-2 hours. 4. Method according to Claim 1, characterized in that the heating for quenching is carried out salt bath and oven with a protective atmosphere.
Description
1one
Изобретение относитс к машиностроению , в частности к упрочнению стальных деталей, преимущественно штампового инструмента из высокохромистой стали, например XI2М.The invention relates to mechanical engineering, in particular to the hardening of steel parts, mainly die tools from high-chromium steel, for example XI2M.
Известны, сйособы упрочнени штампового инструмента путем закалки и отпуска с применением предварительной химико-термической обработки: азотировани , цианировани , нитроцементации ij.Known methods of hardening a die tool by quenching and tempering using preliminary chemical thermal treatment: nitriding, cyanidation, carbonitriding ij.
Однако известные способы упрочнени не обеспечивают, высокие эксплуатационные свойства дл штампового инструмента из высокохромистой стали, работающего в услови х холодной деформации.However, the known hardening methods do not provide high performance properties for a die tool of high chromium steel operating under cold deformation conditions.
Наиболее близким к предложенному по технической сути и достигаемому результату вл етс способ упрочс ени стальных деталей, включающий высокотемпературную нитроцементацию С ,вьиержкой.в начале при 800-900°С, а затем при 940-960°С с последующим отдуском при 630+10°С, закалку и отпуск по прин тым режимам & The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of hardening steel parts, including high-temperature carbonitriding, at the beginning at 800–900 ° C, and then at 940–960 ° C with subsequent extraction at 630 + 10 ° C, quenching and tempering according to the accepted modes &
После обработки стали 12ХНЗЛ упрочненный слой не превышает 1,1 мAfter processing steel 12KhNZL hardened layer does not exceed 1.1 m
Однако известный способ характеризуетс длительностью процесса нитроцементации и недостаточной глубиной упрочн емого сло . Кроме того, применение известного способа дл штампового инструмента из высокохромистой стали не обеспечивает требуемого распределени твердостиHowever, the known method is characterized by the duration of the carbonitriding process and the insufficient depth of the hardened layer. In addition, the application of a known die tool for high-chromium steel does not provide the required hardness distribution.
Цель изобретени - увепичение гл бины диффузионного сло .The purpose of the invention is to enhance the depth of the diffusion layer.
Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу упрочнени стальных деталей, включающему высокотемпературную нитроцементацию, высокий отпуск, нагрев под закалку, закалку и низкий отпуск, высокотемпературную нитроцементацию производ т путем нанесени водной пасты, с держащей карбоксиметипцеллюлозу и мочевину, при следующем соотношении компонентов, мае.%:The goal is achieved by the fact that according to the method of hardening steel parts, including high-temperature carbon cementation, high tempering, heating for quenching, quenching and low tempering, high-temperature nitro cementation is performed by applying a water paste with carboxymethyl cellulose and urea, in the following ratio of components, May. %:
Карбоксилметилцеллюлоза 12,5-15,0Carboxymethylcellulose 12.5-15.0
Мочевина 2,1-3,0Urea 2.1-3.0
ВодаОстальноеWaterEverything
при этом нагрев под закалку осуществл ют до температуры на 30-50°С ниж прин той.at the same time, heating for quenching is carried out to a temperature of 30-50 ° C below that adopted.
Высокотемпературную нитроцементацию провод т при 760-1050 0.High temperature carbonitriding is carried out at 760-1050 °.
16429021642902
Высокий отпуск осуществл ют, при 600-700с в течение 1-2 ч.High tempering is performed at 600-700 seconds for 1-2 hours.
Нагрев, под закалку ведут в сол ной ванне или в печи с защитной 5 атмосферой.Heating, under quenching, is carried out in a salt bath or in a furnace with a protective atmosphere.
Способ осуществл ют следующим образом.The method is carried out as follows.
Пастой смазывают обрабатываемые детали, помещают в герметичный 0 контейнер, производ т сушку при 250-450°С с вьщержкой 0,5-2,0 ч в зависимости от размеров контейнера , далее нагревают и выдерживают в интервале температур 760-1050 с. 5 Врем вьщержки зависит от необходимой глубины диффузионного сло . При нагреве происходит разложение составл ющих пасты с выделением высокоактив:ных продуктов деструкции и диффузи последних в поверхностный слой деталей со средней скоростью, равной соответственно 0,175; 0,6; 0,865 и 1,17 мм/ч дл температур 760, 920, 1000 и 1050°С.Така скорость диффузии очевидно, обеспечиваетс высокой активностью компонентов, выделенных Из пасты, и вторичной восход щей диффузией углерода и азота вглубь металла при дальнейшей закалке . Как показали сравнительмые исследовани , образующиес в поверхностном -слое карбиды и карбокитриды повышают его микротвердость I 140 кгс/мм.Paste is lubricated with the workpieces, placed in an airtight container, dried at 250–450 ° C with 0.5–2.0 h depending on the size of the container, then heated and kept in the temperature range 760–1050 s. 5 The discharge time depends on the required depth of the diffusion layer. When heated, the pasta components are decomposed with the release of highly active degradation products and the diffusion of the latter into the surface layer of parts with an average speed of, respectively, 0.175; 0.6; 0.865 and 1.17 mm / h for temperatures of 760, 920, 1000 and 1050 ° C. Thus, the diffusion rate is obviously provided by the high activity of the components separated from the paste, and the secondary upward diffusion of carbon and nitrogen into the metal during further quenching. As shown by comparative studies, carbides and carboxytrides formed in the surface layer increase its microhardness I 140 kgf / mm.
Пример. Готов т пасту следу5 ющего состава, мас.%: Кар б ок сил ме тилцеллюлоза (КМЦ)12,5Example. Preparing a paste of the following composition, wt.%: Carb oxyl methylcellulose (CMC) 12.5
Мочевина2,1Urea2.1
ВодаОстальноеWaterEverything
Указанные ингредиенты тщательноSpecified ingredients carefully
перемешивают, при Комнатной температуре до .однородной массы и нанос т на поверхность образцов из сталей Х12Ф1 и Х12М толщиной 2-3 мм.. Пос5 ледние помещают в герметичный контейнер и просьппнвают при в течение 45 мин. Варианты нагрева в селитовой печи Г-30 следующие:mixed, at room temperature to a uniform mass, and applied to the surface of specimens of steel H12F1 and X12M with a thickness of 2-3 mm. Last 5 are placed in an airtight container and stored for 45 min. The heating options in the G-30 selenite furnace are as follows:
температура нагрева 760 С, выдерж0 ка 2 и 4 ч;heating temperature 760 ° C, holding for 2 and 4 hours;
температура нагрева 920 С, выдержка 1,3 и 4 ч;heating temperature 920 C, holding time of 1.3 and 4 hours;
температура нагрева 1000 С, выдержка 1,3 и 4 ч; 5температура нагрева 1050 С, вьщержка и 3 ч.heating temperature 1000 C, holding time 1.3 and 4 hours; 5 heating temperature 1050 С, overrun and 3 h.
Пример 2. Готов т пасту следующего состава, мае. %: Карбоксиметилцеллюлоза14 Мочевина.2,5 ВодаОстальное Технологические операции И вариан ты нагрева провод т аналогично приме ру К Пример 3. Готов т пасту след ющего состава, мас.%: Карбоксилметилцеллюлоза15 Мочевина3,0 ВодаОстальное Технологические операции и вариан ты .нагрева провод т аналогично приме Образцы после поверхностного насы щени охлаждали на воздухе вместе с контейнером, после чего производили отпуск при 650+10 0 в течение 1,5 ч далее шлифовали с одного торца на глубину 3 мм. С целью получени высоких значений ударной в зкости и предела прочности нагрев под закалку производили в сол ной ванне при температурах: сталь Х12Ф1 1000+10°С сталь Х12М 960+10°С, что на 30-50°С ниже оптимальнь1х, с выдержкой 15-30 на 1 мм сечени , Предварительньш под грев производили до 860 С. Детали ох лаждали в масле. Температура отпуска 190+10°С, врем отпуска 1,5 ч. Нагре под закалку можно производить ив электрических печах с использованием защитных атмосфер. Результаты исследовани образцов приведены в табл.1 и 2. После термообработки матрична твердость деталей составл ла HRC 5557 , в поверхностных сло х микротвердость равн лась 1140 кгс/мм и плавно уменьшалась до микротвердос ти матрицы, равной HJQ 6 1 3-644 кгс/ что-обуславливает прочную св зь упрочненного поверхностного сло с матрицей, После шлифовани со сн тием припуска в 5,4-0,5 мм микротвердосГть на шлифованной поверхности не начительно уменьшалась до 890 940 кгс/мм и с увеличением глубины она плавно измен лась до 613-644 кгс/мм, что позвол ет обеспечить высокие износостойкость, ударную в зкость и прочность. Предложенный способ позвол ет уве . личить глубину упрочненного сло до 2,5 мм и одновременно повысить пластичность матрицы. Последнее достигаетс благожар снижению температуры закалки на 30-50 С, Известно, что штамповые стали закаливаютс на зерно 10-11 балла ста- ли , что соответствует максимальной твердости матричных слоев. Снижение температуры закалки до 30 С не оказывает существенного вли ни на размер зёрна, которое соответствует 11 баллу. Твердость после отпуска составл ет HRC 56-57. Дальнейшее снижение температуры на 30-50 С позвол ет получить зерно 12-14 балла, а твердость равна HRC 53-56 (после отпуска при 200 С). Снижение температуры закалки более, чем на 50 С значительно снижает твердость матричных слоев (HRC 52 и ниже), что резко уменьшает сопротивление пластическим деформаци м. Предельные значени концентраций КМЦ и мочевины в пасте обоснованы с точки зрени .технологически и экономически , Нитроцементаци с пастой, содержание КМЦ в которой ниже 12,5%, невозможна из-за ее мгновенного испарени при нагреве, требует длительной сушки, что затрудн ет герметиза- 1щю муфел .Концентраци КМЦ в пасте свыше 15% незначительно вли ет на твердость и глубину диффузионного сло . Добавка мочевины в пределах 2,13 ,0% обеспечивает диффузию азота в металл вместе с углеродом, понижает температурную область существовани аустенита и значительно вли ет на ускорение диффузии углерода. Дальнейшее повышение концентрации мочевины в пасте приводит к тому, что в процессе насыщени в поверхностных сло х образуютс хрупкие карбонитридные фазы, что ухудшает пшифование. П р им ер 4, Готов т пасту следующего состава, мас.%: КарбоксилметилцеллЕолоза12 Мочевина3 ВодаОстальное Технологические операции привод т аналогично примеру 1. Обнаружена недостаточна герметизаци . Характерно , что с повышением времени выержки происходит обезуглероживание поверхностных слоев образцов.Example 2. Preparing a paste of the following composition, May. %: Carboxymethylcellulose14 Urea.2.5 Water Else Process Operations And heating options are carried out in the same way as Example K Example 3. Preparing a paste of the following composition, wt.%: Carboxymethylcellulose15 Urea 3.0 Water Else Process procedures and options for heating are similar after the samples after surface saturation, they were cooled in air together with the container, after which they were temporarily vacated at 650 + 10 0 for 1.5 h and then polished from one end to a depth of 3 mm. In order to obtain high values of toughness and tensile strength, heating for quenching was carried out in a salt bath at temperatures: steel H12F1 1000 + 10 ° С steel X12M 960 + 10 ° С, which is 30-50 ° С below optimum 1x, with a holding 15 -30 per 1 mm of cross-section. Pre-heating was carried out up to 860 C. The parts were cooled in oil. The tempering temperature is 190 + 10 ° С, the tempering time is 1.5 hours. Heating for quenching can be done in electric furnaces using protective atmospheres. The results of the study of the samples are given in Tables 1 and 2. After heat treatment, the matrix hardness of the parts was HRC 5557, in the surface layers the microhardness was 1140 kgf / mm and gradually decreased to the matrix microhardness equal to HJQ 6 1 3-644 kgf / that -conditions a strong bond between the hardened surface layer and the matrix. After grinding with a clearance of 5.4–0.5 mm, the microhardness on the ground surface did not significantly decrease to 890,940 kgf / mm and with increasing depth it gradually changed to 613. 644 kgf / mm, which allows reat high wear resistance, toughness and strength. The proposed method allows uve. Remove the depth of the hardened layer to 2.5 mm and at the same time increase the plasticity of the matrix. The latter is achieved due to the reduction of the quenching temperature by 30–50 ° C. It is known that die steels become quenched to a grain of 10–11 steel points, which corresponds to the maximum hardness of the matrix layers. Lowering the quenching temperature to 30 ° C does not significantly affect the grain size, which corresponds to 11 points. Hardness after tempering is HRC 56-57. A further decrease in temperature by 30–50 ° C makes it possible to obtain a grain of 12–14 points, and the hardness is HRC 53–56 (after tempering at 200 ° C). A decrease in the quenching temperature by more than 50 ° C significantly reduces the hardness of the matrix layers (HRC 52 and below), which drastically reduces the resistance to plastic deformations. The limiting concentrations of CMC and urea in the paste are justified from the point of view of technology and economics. The content of CMC in which is lower than 12.5%, is impossible due to its instantaneous evaporation during heating, requires prolonged drying, which makes it difficult to seal the muffle. The concentration of CMC in the paste over 15% has little effect on the hardness and depth of uzionnogo layer. The addition of urea within 2.13, 0% ensures the diffusion of nitrogen into the metal along with carbon, lowers the temperature range of austenite, and significantly affects the acceleration of carbon diffusion. A further increase in the concentration of urea in the paste leads to the fact that during the saturation process, fragile carbonitride phases are formed in the surface layers, which degrades the pulping. Example 4, Preparing a paste of the following composition, wt%: Carboxylmethylcellulose12 Urea3 WaterOther Process operations are carried out as in Example 1. Insufficient sealing was detected. It is characteristic that with an increase in the ejection time, the decarburization of the surface layers of the samples occurs.
П р и м е р 5. Готов т пасту слД5гю1цвго состава, мае.7,:PRI me R 5. Prepare a paste of the following composition, May, 7,
Карбоксилметилцеллкшоза20Carboxylmethylcellulose20
Мочевина 3Urea 3
Технологические операции провод т аналогично примеру 1.Technological operations are carried out analogously to example 1.
Пример 6. Готов т пасту следующего состава, мАс.:Example 6. Preparing a paste of the following composition, mAs .:
Карбоксиметйлцел Carboxymethylcell
лншоза20ш оза оза 20 20
Мочевина4Urea4
ВодаОстальноеWaterEverything
Результаты исследовани образцо приведены в табл.2.The results of the sample study are shown in Table 2.
Таким образом, предложенный способ обеспечивает высокую твердость поверхности на глубину до 2,5 мм с плавным уменьшением ее к сердцевине , что обеспечивает высокую эксплуатационную стой кость .Thus, the proposed method provides high surface hardness to a depth of 2.5 mm with a gradual reduction to the core, which ensures high operational stability.
Экономический эффект на единицу продукции от использовани штампа дл вырубки статорных и роторных листов электродвигател составит до 40% за счет повышени износостойкости в услови х эксплуатации .The economic effect per unit of output from the use of a punch to cut down the stator and rotor sheets of an electric motor will be up to 40% due to an increase in wear resistance under operating conditions.
Т а б л и ц а 1Table 1
Значение микротвердости указано на рассто нии 20-30 мкм от поверхности.The value of microhardness is indicated at a distance of 20-30 µm from the surface.
Значение микротвердости указано на рассто нии 15-25 мкм от поверхности. Обнаружен нетравленый карбонитридный слой толщиной 10-15 мкм.The microhardness value is indicated at a distance of 15-25 µm from the surface. A non-etched carbonitride layer 10-15 microns thick was found.
По вл етс обезуглероживание поверхности на глубину 0,3-0,4 мм.The decarburization of the surface to a depth of 0.3-0.4 mm appears.
Таблица2Table 2
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU833590408A SU1164290A1 (en) | 1983-05-12 | 1983-05-12 | Method of hardening steel components |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU833590408A SU1164290A1 (en) | 1983-05-12 | 1983-05-12 | Method of hardening steel components |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1164290A1 true SU1164290A1 (en) | 1985-06-30 |
Family
ID=21063106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU833590408A SU1164290A1 (en) | 1983-05-12 | 1983-05-12 | Method of hardening steel components |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1164290A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2600612C1 (en) * | 2015-05-05 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный университет" | Method of carbonitriding parts made from structural and tool steels |
-
1983
- 1983-05-12 SU SU833590408A patent/SU1164290A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1.Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М., Металлурги , 1975,с.295297, 493-814. 2. Авторское свидетельство СССР по за вке № 3623406/22-02, кл. С 23 С 11/18, 1983. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2600612C1 (en) * | 2015-05-05 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный университет" | Method of carbonitriding parts made from structural and tool steels |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100590208C (en) | 42CrMoE heat treatment technique | |
CN111139345A (en) | Heat treatment method of steel | |
EP1712658B1 (en) | Method for surface treatment of metal material | |
JP3303741B2 (en) | Gas nitrocarburizing method | |
SU1164290A1 (en) | Method of hardening steel components | |
RU2291227C1 (en) | Construction-steel parts surface hardening method | |
CN113698232B (en) | Low-temperature carbon sleeve resistant to ammonia corrosion and abrasion and production method thereof | |
EP2154263A1 (en) | Case hardening titanium and its alloys | |
JPH0371508B2 (en) | ||
CN111519129A (en) | Rotation-driven surface soft nitriding chemical heat treatment strengthening method | |
SU1542965A1 (en) | Method of strengthening tools made of steel containing carbide- and boride-forming components | |
PL132768B3 (en) | Method of thermochemical treatment of cutting tools and tools for plastic working | |
SU1087566A1 (en) | Method for improving products of structural steels | |
Becherer | Introduction to heat treating of tool steels | |
SU1748946A1 (en) | Method of processing parts made of high-speed powder steel | |
RU2093588C1 (en) | Method of vacuum thermal treatment of small-size quick-cutting steel tools | |
SU775175A1 (en) | Method of gas nitriding of tool steel parts | |
RU2041286C1 (en) | Method for working tool of low-carbon high-speed steels | |
Li et al. | Research on Gas Nitriding Technology Catalyzed by Rare Earth for 40CrNiMoA Alloy Steel | |
SU1255650A2 (en) | Method of treating austenite dispersion-hardening steels | |
RU2044801C1 (en) | Method for thermochemical treatment | |
SU954515A1 (en) | Carburizer for high-temperature cyanidation | |
RU2285741C2 (en) | Method and composition for carbo-chromizing of steel articles | |
SU655734A1 (en) | Method of treating tool steels | |
SU1731874A1 (en) | Method of complex thermal and chemical treatment of steel parts |