SU1301855A1 - Способ изготовлени крепежных резьбовых изделий из низкоуглеродистой стали - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии , а именно к метизному производству и может быть использовайо при получении высокопрочного крепежа из низкоуглеродистых сталей. Цель изобретени  - одновременное повьппе- ние прочности, в зкости, хладостой- кости и коррозионной стойкости крепежных изделий и повышение технологичности их изготовлени . Заготовки нагревают до аустенитной области, ускоренно охлаждают сначала поверхность на глубину, соответствующую глубине резьбы, до температуры в межкритическом интервале Аг,- Аг, при: сохранении остальной части заготовки в аустенитном состо нии. Затем охлаждают всю заготовку до комнатной температуры со скоростью 100- 150 град/с. Провод т калибровку и холодную пластическую деформацию с приданием изделию окончательной формы и размеров, после чего осуществл ют стабилизирующий отпуск издели  в интервале температур 200-600 С в активной окисл ющей среде. В результате получаетс  структура, характеризующа с  мелким зерном феррита, наличием продуктов промежуточного распада аустенита, мелкодисперсным цементитом, равномерно распределенным по телу фер- - ритовых зерен. Така  структура обеспечивает оптимальный комплекс свойств перед деформацией. 2 табл. (О с: о эо У1 :л

Description

1130

Изобретение относитс  к металлурии , а именно к метизному производсту , и может быть использовано при олучении высокопрочного крепежа из изкоуглеродистых сталей.

Целью изобретени   вл етс  повыение прочности, в зкости, хладостой- ости и коррозионной стойкости креежных изделий и повышение техноло- ичности их изготовлени .

Дл  изготовлени  болтов используют ве марки стали: сталь 10 кп и сталь 20.

В табл. 1 приведен химический сотав исследованных сталей.

Прутки металла 0 14 мм нагревают со скоростью 800 град/с в индук1.1ион- ной установке до 950 С .(прогрев сквозной ) , после чего поверхность прутков глубиной 1,5 мм подстуживают до 730-760 С. Дли этого прутки на 2-3 с опускают в бак с водой. Температуру контролируют термопарами на поверхности и внутри прутка. Температура внутри прутка при этом остаетс  равной 930-950°С, После подстуживани  все издели  охлаждают со средней скоростью 140 гргщ/с до цеховой температуры . После т« рмической обработки металл калибруют волочением на однократном волочильном стане 1/750 с d14 мм на 013.,30 мм.

Из обработанных таким образом прутков на комбайне-автомате А1921 методом холодной высадки изготовл ют болты М12х65.

Готовые болты отпускают при 400 С в атмосфере перегретого пара, содержащего молибденово-кислый аммоний.

Механические свойства болтов, изготовленных по предлагаемому и известному способам приведены в табл.2.

Технологи  изготовлени  болтов по известному способу следующа .

Прокат 16 и 19 мм подвергают термическому упрочнению с прокатного нагрева с 930--940 С в воде цеховой температуры по режиму полной закалки. Термоупрочненный металл подвергают отпуску, прот гива  его через индукционную установку ЛЗ-163. Скорость прот жки составл ет 120 мм/с, температура пове1эхности 650-680 С, глубина отпущенного сло  1,5-2,1 мм. Калибровку осуществл ют на однократном волочильном стане 1/750. Металл 16 мм калибруют на 14,2 мм, а

52

;г 19 мм - на ф 18,2 мм. Из подготовленного таким образом металла способом дв гхкратного редуцировани  изготовл ют болты М12х65. Коррозионную

устойчивость изделий исследуют в контакте с пастой Корродкот по изменению их удельной массы (л.т/з) г/м . Удельна  масса болтов, изготовленных по известному способу, измен етс  на

480 г/м , а болтов, изготовленных по предлагаемой технологии, - на 50 г/м , т.е. коррозионна  устойчивость болтов по предлагаемой технологии выше почти в 10 раз.

Определение ударной в зкости про

извод т дл  болтов м-12 на нестандартных образцах 5x8x55 мм с U-об- разным надрезом глубиной 2 мм. Но поскольку такие образцы одинаковы дл  всех использованных обработок, включа  обрс1ботку по известному способу , то сравнивать показатели ударной в зкости можно достаточно обоснованно .

Как видно из табл. 2, крепеж из низкоуглёродистой стали, изготовленной по данному способу, обладает свойствами, позвол ющими перевести

его из класса прочности 5,8 в класс прочности 6,8-6,9 (сталь 10 кп) и 10,9 (сталь 20). Сочетание прочности , в зкости, х;ладостойкости и термической стабильности свойств позвол ет рекомендовать болты, изготовленные данным способом, дл  работы в услови х пониженных температур, а также обеспечивает замену болтов из низколегированных- сталей равнопрочными

болтами из низкоуглеродистой стали. Высокие скорости нагрева (500- 1000) град/с в аустенитную область обеспечивают образование мелкого аустенитного зерна и после ускоренного охлаждени , как. следствие, повышение ударной в зкости, особенно при низких температурах. Скорость нагрева менее 500 град/с вследствие образовани  малого количества центров зарождени  зерен не приводртт к значительному измельчению зерна. Выбор верхнего интервала скоростей нагрева обусловлен тем, что повышение скоростей нагрева вьшле 1000 град/с неце- .

лесообразно, так как приводит к значительному возрастанию потребл емой мощности нагревательными устройствами без заметного эффекта по измельчению зерна.

Перва  стади  охлаждени  (подсту- живание в межкристаллическую область (,)прверхности металла) обеспечивает образование на поверхности заготовки пластифицированного сло , получаемого в результате вьиелени  по границам зерен избыточно го феррита , присутствие которого облегчает холодную деформацию (калибровку и высадку) и, как следствие, увеличивает точность изготовлени  крепежа.

Выбор скоростей охлаждени  всего издели  после подстуживани  обусловлен необходимостью получени  трубуе- мого комплекса свойств на конечном размере, а также повышением технологичности процесса изготовлени  болтов . Поскольку мартенситна  структура затрудн ет холодную пластическую

деформацию и приводит к значительно- 20 низких температур, отпуск слэдует

му износу инструмента, необходимо изба жать получение ее после ускоренного охлаждени . Скорость охлаждени  100- 150 град/с обеспечивает структуру, характеризующуюс  мелким зерном фер- -5 рита, наличием продуктов промежуточного распада аустенита, мелкодисперсным цементитом, равномерно распределенным по телу ферритных зерен. Така  структура обеспечивает оптимальный 30 комплекс свойств перед деформацией, высокую прочность, максимальную в зкость и хладостойкость, пластичность при этом остаетс  удовлетворительной

дл  осуществлени  последующей холод- 35 нени  предполагает проведение отпу- ной пластической деформации.ска при 400-500 С. Снижение темпераУвеличение скорости охлаждени  более 150 град/с снижает пластичность и в зкость металла, приводит к значительному повышению усилий холодной деформации и ограничивает сортамент болтов, которые можно изготовить указанным способом.

Скорость менее -100 град/с снижает в зкость и хладостойкость, не обеспечивает требуемый комплекс свойств и термическую стабильность получаемых свойств.

В отличие от известного предлагаемый способ предусматривает отпуск готовых болтов после холодной высадки . Стабилизирующий отпуск проводитс  при 200-600 С в атмосфере, обеспечивающей получение на поверхности издели  антикоррозионной пленки. Отпуск готовых болтов после холодной высадки стабилизирует структуру,уменьшает плотность дефектов кристалличес

кого строени , значительно снижает - уровень остаточных напр жений, повышает пластичность и в зкость, прочностные свойства при этом сохран - ютс  на необходимом достаточно высоком уровне.

Предлагаемые пределы температур отпуска обеспечивают более высокую прочность при достигнутом уровне ВЯЗ- кости без снижени  технологичности, а также повышение в зкости при сохранении эффекта упрочнени , поэтому, если болты эксплуатируютс  при комнатной температуре, отпуск болтов можно проводить при низких температурах , поскольку величина ударной в зкости не имеет решающего значени . В случае, когда болты примен ютс  в конструкци х, работающих в услови х

проводить при более высоких температурах . Верхн   температура отпуска фактически ограничиваетс  температурой рекристаллизации издели , полученного по предлагаемой схеме.

Тип среды, в которой проводитс  стабилизирующий отпуск, также вли ет на температуру отпуска. В случае, если отпуск провод т в среде перегретого пара (с целью получени  на поверхности тонкой антикоррозионной окисной пленки температура отпуска 500-550 С. Использование в качестве способа антикоррозионной защиты воротуры стабилизирующего отпуска ниже 200°С нецелесообразно, поскольку, как уже указывалось, напр жение в этом случае практически не снимаетс . Повышение температуры отпуска выше 600 С приводит к заметному снижению прочностных характеристик болтов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ изготовлени  крепежньгх резьбовых изделий из низкоуглеродистой стали, включающий нагрев заготовки, ускоренное охлаждение из аустенитной области, отпуск, калибровку и холодную пластическую деформацию дл  получени  резьбового издели , отличающийс  тем, что, с целью повышени  прочности, в зкости, хладо- стойкости и коррозионной стойкости крепежных изделий и повышени  технологичности их изготовлени , нагрев осуществл ют со скоростью 50051301855 6

   1000 град/с, ускоренное охлаждениестенитном состо нии, затем всей запровод т сначала поверхности заготов-готовки до комнатной температуры со

   ки на глубину, соответствующую глу-скоростью 100-150 град/с, а отпуск

   бине резьбы, до температуры в межкри-издели  провод т после холодной платической области (Аг,-Аг,) при сокра--5 стической деформации при 200-600 с

   нении остальной части заготовки в ау-в активной окисл ющей атмосфере,

   Т а б л и д а 1

   10 кп 20

   0,07

   0,15

   Известньй

   20 16,0 630-780 19-25 ,54-69 М12х65 20 19,0 620-760 16-24 60-67

   Предлагаемый .

   Отпуск в атмосфере перегретого пара 10 кп

   То же кроме

   V

   нагр 400 град/с

   VHarp. - 1100 град/с

   То же кроме Vo. 8 Рад/с

   То же кроме Voxft 170 град/с

   То же кроме т

   по, ст1)Ж

   900 С

   То же кроме т

   L ПоДс-гуХ.

   700°С

   20 13,30700-77020-2380-83 ,30554-60016-1863-65

   20 13,30--- 13,30--- 13,30620-65017-2058-70

   20 13,30750-79514-1851-56

   20 13,30710-78012-1648-56 о

   20 13,30685-74814-1951-58

   Следы 0,35 0,010 0,032 0,19 0,58 0,020 0,020

   Т а б л и ц а 2

   То же, кроме Т

   оти

   70U С

   Способ обработки

   Известный

   909-993 909-1033

   1020-1080 722-760

   990-1020 1000-1050 900-985 1100-1150

   955-993 900-970

   1301855

   8 Продолжение табл, 2

   Ml 2x65

   Продолжение табл.2

   0,51

   0,32 0,22

   0,80 0,63 0,583 1,15 1,02 0,73

   0,71

   0,58 0,39

   0,75 0,68 0,59

   0,63 0,44 0,32

   0,44 0,29, 0,21

   0,61 0,48 0,25

   0,59 0,42 0,31

   Т„о1гр , V,rp 700 град/ci Тлодстуж 730-740 с; УОХЛ 140 град/с-, калибровка ,30 мм, х/высадка болтов, 400 С, .0 30 мин.

   Редактор С. Пекарь

   Составитель В. Китайский

   Техред Л.Сердюкова Корректор И. Эрдейи

   Заказ 1193/27 Тираж 550Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, уЛо Проектна , 4