SU1537696A1

SU1537696A1 - Способ закалки стальных изделий

Info

Publication number: SU1537696A1
Application number: SU874336053A
Authority: SU
Inventors: Владимир Евгеньевич Лошкарев
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1990-01-23

Abstract

Изобретение относитс к машиностроению, а именно к закалке массивных стальных изделий. Цель изобретени - улучшение структуры и механических свойств стали. Способ включает аустенитизацию и трехступенчатое охлаждение: на I ступени - с промежуточной скоростью, на II - с минимальной, на III - с максимальной скоростью, при этом на II ступени охлаждение ведут при температурах начала и конца структурного превращени . Применение способа позвол ет существенно повысить ударную в зкость. 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс к машиностроению , конкретнее к закалке стальных изделий, преимущественно массивных .

Цель изобретени - улучшение структуры и механических свойств стали во внутренних зонах изделий путем снижени раст гивающих и создани сжимающих напр жений.

На чертеже показаны способы закалки стали.

Приме р. Осуществл ют закалку ротора с диаметром бочки 1000 мм из стали 25X1 М1Л (Р2М). Ротор нагревают до 950°С, а затем выгружают из печи дл последующего охлаждени . Охлаждение провод т в водовоздушной установке . На первой ступени закалки ротор интенсивно охлаждают (плотность орошени поверхности водой 2 кг/м2с) в течение 5 мин до достижени поверхностью бочки температуры начала бейнитного превращени (490°С). На второй ступени закалки ротор в течение 1 ч 40 мин охлаждают с наименьшей скоростью (плотность орошени , 0,1 кг/м2с) до достижени на поверхности бочки температуры окончани бейнитного превращени (320°С), а на оси температуры - начала распада в перлитной области (760 С), заданных термокинетической диаграммой стали 25Х1М1Ф. На третьей ступени закалки ротор вновь интенсивно охлаждают (плотность орошени 4 кг/м2-с) в течение 4 ч до полного остывани . Согласно расчету по сечению ротора при закалке образуетс преимущественно бейнит, в частности дл осевой зоны бочки степень распада в перлитной области менее 3%. По данным механических испытаний роторов из стали Р2М при закалке на бейнит обеспечиваетс высокий уровень механичесСЛ

со VJ

ОЭ

со

О5

10

ких свойств стапи: fe0ia«60 кгс/мм2 ; , 15 кгом/см2..

На фоне основных видов термокинетических диаграмм стали (1,11, III- области мартенситного,бейнитного, перлитного превращений соответственно) показан характер изменени температуры поверхности (крива 1) и максимальной в сечении температуры издели (крива 2) в процессе предлагаемого трехступенчатого охлаждени . Термокинетическа диаграмма в зависимости от скорости охлаждени задает тип (перлитное, бейнитное, мартенситное) 15 и температурный интервал структурных превращений стали, которые могут отличатьс дл поверхности и середины издели . Положение областей структурных превращений на термокинетичес- 20 кой диаграмме зависит от химического состава стали. В соответствии с термокинетической диаграммой стали 25Х1М1Ф при охлаждении ротора в прилегающем к поверхности слое металла происходит байнитное превращение, а в осевой.зоне может происходить распад аустенита в перлитной области (зона д), который необходимо подавить .

При реализации изобретени предварительно выбирают закалочные среды или параметры сред(плотность орошени дл спрейерного или водовоздуш- ного охлаждени ; концентрацию добавок , температуру полимерных сред и т.п.), обеспечивающие интенсивное охлаждение издели на первой ступени до начала и на третьей ступени после завершени структурного превра- 40 щени на его поверхности, а также охлаждение поверхности с низкой скоростью в интервале структурного превращени стали на второй ступени охокончани структурного превращени стали. При необходимости выбор примен емой в этот период среды или ее параметров корректируют дл обеспечени одновременности достижени на поверхности издели температуры окончани , а в середине издели - температуры начала структурного превращени стали. Затем определ ют продолжительность третьей ступени охлаждени , обеспечивающую полное завершение распада аустенита в изделии.

Согласно известному способу ротор сначала нагревают до 950°С, затем охлаждают в течение 6 мин водо- воздушной смесью с максимальной охлаждающей способностью (плотность орошени 4 кг/м2- с) до достижени на поверхности бочки температуры 320°С (на 10°С ниже температуры начала мартенситного превращени стали ) , затем - в течение 5 мин водо- воздушной смесью с минимальной охлаж25 дающей способностью (плотность орошени 0,15 кг/м2с) и далее в течение 6,5 ч водовоздушной смесью с промежуточной охлаждающей способностью (плотность орошени 2 кг/м2«с).

30 Согласно расчету в осевой зоне бочки (ротора) степень распада аустенита в перлитной области превышает 30%. Это приводит к существенному снижению предела текучести, а также резко снижает ударную в зкость стали вплоть до 2 кгс-м/см2.

Данные механических свойств после обработки по предлагаемому и известному способам приведены в таблице.

Предлагаемый способ позвол ет уменьшить степень распада аустенита в перлитной или бейнитной области, а также снизить температуры начала бейнитного и мартенсивного превраЗБ

лаждени . Далее расчетными или экспе- 45 Щений, повысить прокаливаемость ста- ,

Claims

ли и механические свойства внутренних зон изделий. Применение предлагаемого изобретени обеспечит улучшение эксплуатационных характеристик стальных изделий различного назначени , снижение расхода легирующих элементов, а также компенсацию вредного вли ни ликвации в крупных заготовках . Формула изобретени

риментальными методами определ ют распределение температуры в сечении и на этой основе необходимую про- ( должительность первой ступени охлаждени до достижени на поверхности | температуры начала структурного превращени , заданной термокинетической диаграммой стали. Затем определ ют изменение температуры поверхности и максимальной в сечении температуры на второй ступени в период охлаждени поверхности издели с низкой скоростью и продолжительность охлаждени поверхности до температуры

5 0

0

окончани структурного превращени стали. При необходимости выбор примен емой в этот период среды или ее параметров корректируют дл обеспечени одновременности достижени на поверхности издели температуры окончани , а в середине издели - температуры начала структурного превращени стали. Затем определ ют продолжительность третьей ступени охлаждени , обеспечивающую полное завершение распада аустенита в изделии.

Согласно известному способу ротор сначала нагревают до 950°С, затем охлаждают в течение 6 мин водо- воздушной смесью с максимальной охлаждающей способностью (плотность орошени 4 кг/м2- с) до достижени на поверхности бочки температуры 320°С (на 10°С ниже температуры начала мартенситного превращени стали ) , затем - в течение 5 мин водо- воздушной смесью с минимальной охлаж5 дающей способностью (плотность орошени 0,15 кг/м2с) и далее в течение 6,5 ч водовоздушной смесью с промежуточной охлаждающей способностью (плотность орошени 2 кг/м2«с).

0 Согласно расчету в осевой зоне бочки (ротора) степень распада аустенита в перлитной области превышает 30%. Это приводит к существенному снижению предела текучести, а также резко снижает ударную в зкость стали вплоть до 2 кгс-м/см2.

Данные механических свойств после обработки по предлагаемому и известному способам приведены в таблице.

Предлагаемый способ позвол ет уменьшить степень распада аустенита в перлитной или бейнитной области, а также снизить температуры начала бейнитного и мартенсивного превраБ

Щений, повысить прокаливаемость ста- ,

ли и механические свойства внутренних зон изделий. Применение предлагаемого изобретени обеспечит улучшение эксплуатационных характеристик стальных изделий различного назначени , снижение расхода легирующих элементов, а также компенсацию вредного вли ни ликвации в крупных заготовках . Формула изобретени

Способ закалки стальных изделий, преимущественно массивных, включающий нагрев до температуры аустенизации и последующее трехступенчатое охлаждение в средах с охлаждающей способностью на первой и третьей ступен х выше охлаждающей способности на иторой ступени, отличающийс тем, что, с целью улучшени структуры и механических свойств стали во внутренних зонах изделий путем снижени раст гивающих и создани сжимающих напр жений, охлаждение

на первой ступени осуществл ют до температуры начала структурного превращени в среде с промежуточной охлаждающей способностью, на второй ступени - до температуры конца структурного превращени в среде с минимальной охлаждающей способностью, а окончательное охлаждение ведут в среде с максимальной охлаждающей способностью .

охлаждение: I ступень - до 490°С на поверхности,

IIступень - до 320°С на поверхности и 760°С в середине, III ступень - до комнатной температуры

Нагрев до 950°С, охлаждение: I ступень - до 470 С на поверхности , II ступень - до 300°С на поверхности и в середине,

IIIступень - до комнатной температуры

Нагрев до 950°С, охлаждение: I ступень - до 320°С, II ступень - 5-10 мин, III ступень - до комнатной температуры57-61 16-18

56-5815-17

54-5614-16

54-562,0-4,2