SU1548218A1 - Method of surface thermal strengthening of steel articles - Google Patents
Method of surface thermal strengthening of steel articles Download PDFInfo
- Publication number
- SU1548218A1 SU1548218A1 SU884450512A SU4450512A SU1548218A1 SU 1548218 A1 SU1548218 A1 SU 1548218A1 SU 884450512 A SU884450512 A SU 884450512A SU 4450512 A SU4450512 A SU 4450512A SU 1548218 A1 SU1548218 A1 SU 1548218A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- depth
- electron
- hardened layer
- heating
- diameter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к термической обработке стали концентрированными источниками энергии и может быть использовано в машиностроении и черной металлургии при изготовлении прокатных валков. Цель изобретени - улучшение качества поверхности путем увеличени глубины упрочненного сло и равномерности распределени твердости по глубине упрочненного сло . Способ включает нагрев электронным пучком и перемещение издели относительно пучка. Причем нагрев осуществл ют электронным пучком с плотностью мощности 0,1-10 МВт/см2 и энергией электронов 0,3-4 МэВ, а диаметр пучка и линейную скорость перемещени поверхности издели выбирают из услови адиабатичности нагрева поверхностного сло из соотношени D/V=(0,01-0,3)Τ, где D - диаметр пучка на поверхности издели The invention relates to heat treatment of steel with concentrated energy sources and can be used in mechanical engineering and ferrous metallurgy in the manufacture of rolls. The purpose of the invention is to improve the surface quality by increasing the depth of the hardened layer and the uniform distribution of hardness over the depth of the hardened layer. The method includes heating by an electron beam and moving the product relative to the beam. Moreover, the heating is carried out with an electron beam with a power density of 0.1-10 MW / cm 2 and an electron energy of 0.3-4 MeV, and the beam diameter and the linear velocity of the surface of the product are chosen from the condition of adiabaticity of heating the surface layer from the ratio D / V = (0.01-0.3) Τ, where D is the beam diameter on the surface of the product
V - линейна скорость поверхности под пучкомV is the linear velocity of the surface under the beam
Τ - врем температуропроводности на глубину пробега электронов. 1 ил., 1 табл.Τ is the time of thermal diffusivity to the depth of the electron path. 1 ill., 1 tab.
Description
Изобретение относитс к термической обработке стали концентрирован-( ными источниками энергии и может быть использовано в машиностроении и черной металлургии при изготовлении прокатных валков.The invention relates to heat treatment of steel by concentrated (energy sources) and can be used in mechanical engineering and ferrous metallurgy in the manufacture of rolls.
Цель изобретени - улучшение качества поверхности путем увеличени глубины упрочненного сло и равномерности распределени твердости по глубине упрочненного сло .The purpose of the invention is to improve the surface quality by increasing the depth of the hardened layer and the uniform distribution of hardness over the depth of the hardened layer.
При плотности мощности пучка менее 0,1 МВт/см2 врем нагрева поверхностного сло становитс соизмеримым со временем температуропроводности , т.е. нарушаетс условие адиабатичности нагрева, вследствие чего происходит резкое ухудшение упрочнени . При плотности мощности выше 10 MBт/см2 происходит нарушение поверхности из- ,за ее плавлени ,увеличение же скорости перемещени издели потребует чрез- ;вычайного усложнени реализующего устройства.When the beam power density is less than 0.1 MW / cm2, the heating time of the surface layer becomes comparable with the thermal diffusivity time, i.e. the adiabatic condition of heating is violated, as a result of which there is a sharp deterioration in the hardening. When the power density is higher than 10 MW / cm2, the surface is disturbed due to its melting, and an increase in the speed of movement of the product will require an extremely complicated implementation device.
При энергии электронов менее 0,3 МэВ в облучаемом материале не успевают происходить структурные превращени , необходимые дл упрочнени . При энергии электронов более 4 МэВ толщина нагретого сло превы - тает 2 мм, а скорость охлаждени сло |за счет отвода тепла вглубь материа-JWhen the electron energy is less than 0.3 MeV, the structural transformations necessary for strengthening do not have time to occur in the irradiated material. When the energy of electrons is more than 4 MeV, the thickness of the heated layer exceeds 2 mm, and the cooling rate of the layer due to heat transfer into the interior of the material is J
315315
ла становитс 200°С/с, котора вл етс предельной дл закалки на мартен сит , т.е. происходит снижение прочности. Если врем нагрева, опре- дел емое соотношением диаметра пучка и скоростью перемещени поверхности, становитс больше 0,3, также происходит нарушение механизма самозакалки . При временах нагрева менее 0,0lЈ не успевают полностью завершитьс структурные превращени в материале, в результате чего прочность уменьшаетс .It becomes 200 ° C / s, which is the limit for quenching on marten sieves, i.e. there is a decrease in strength. If the heating time determined by the ratio of the beam diameter and the speed of movement of the surface becomes greater than 0.3, self-hardening mechanism is also violated. When the heating times are less than 0.0lЈ, the structural transformations in the material do not have time to complete, as a result of which the strength decreases.
Диаметр пучка и линейную скорость перемещени поверхности издели выбирают из услови адиабатичности нагрева поверхностного сло , например, из соотношени The beam diameter and the linear velocity of the surface movement of the product are chosen from the condition of adiabaticity of heating the surface layer, for example, from the ratio
d (0,01-0,3)Ј-v,d (0.01-0.3) Ј-v,
где d - диаметр пучка на поверхностиwhere d is the beam diameter on the surface
издели ;products;
v - линейна скорость поверхности под пучком, м/с; Ј - врем температуропроводности на глубину пробега электроновv is the linear velocity of the surface under the beam, m / s; Ј - time of thermal diffusivity to the depth of the electron path
На чертеже представлен график изменени микротвердости материала по глубине после обработки предлагаемым способом.The drawing shows a graph of the change in the microhardness of the material in depth after processing by the proposed method.
Упрочн ют образец из незакаленной стали; эКерги электронов 0,8 МэВ, ток пучка 7,8 мА, диаметр пучка 1,2 мм, скорость перемещени поверх- ности 1,7 м/с. Крива имеет характерный вид: микротвердость практически посто нна до глубины пробега электронов, а ее уровень значительно (более, чем в 4 раза) превышает на- чальный уровень микротвердости.Strengthen the sample from non-hardened steel; The electron energy is 0.8 MeV, the beam current is 7.8 mA, the beam diameter is 1.2 mm, and the surface displacement rate is 1.7 m / s. The curve has a characteristic form: the microhardness is almost constant up to the depth of the electron path, and its level is much (more than 4 times) higher than the initial level of microhardness.
Предлагаемый способ термической обработки осуществл ют следующим образом .The proposed heat treatment method is carried out as follows.
Термообработку прокатных валков из стали ведут электронным пучком с энергией 1,5 МэВ, током 8 мА и диаметром 2 мм на поверхности валка. При этом обеспечиваетс плотность мощности 0,4 МВт/см2. Используетс ускрритель электронов с мощностью пучка до 60 кВт и устройством концентрированного выпуска пучков в атмосферу . Валок диаметром 55 мм вращают с угловой скоростью 800 об/минHeat treatment of rolling rolls of steel are electron beam with an energy of 1.5 MeV, a current of 8 mA and a diameter of 2 mm on the surface of the roll. This provides a power density of 0.4 MW / cm2. An electron accelerator with a beam power of up to 60 kW and a device for the concentrated release of beams into the atmosphere is used. Roll with a diameter of 55 mm rotate with an angular speed of 800 rpm
и одновременно перемещают вдоль оси со скоростью 13 мм/с. При таком режиме термообработки обеспечиваетс адиабэтичность нагрева поверхностно84and simultaneously move along the axis at a speed of 13 mm / s. In this mode of heat treatment, adiabetic heating of the surface is ensured84.
го сло металла глубиной 0,7 мм (это глубина пробега электронов при энергии 1,5 МэВ), так как врем нагрева каждой точки поверхностного сло 1 мс, а характерное врем температуропроводности мс.metal layer with a depth of 0.7 mm (this is the electron mileage at an energy of 1.5 MeV), since the heating time of each point of the surface layer is 1 ms, and the characteristic time of thermal diffusivity is ms.
Дл обосновани конкретных значений режимов проведени способа используют результаты термообработки боковых поверхностей цилиндрических образцов , изготовленных из стали в состо нии поставки. Образцы диаметром 65 мм укрепл ют в конусах-центрах и привод т во вращение электроприводом с регулируемым числом оборотов - от 90 до 5000 об/мин. Другим электро- приводом производ т поступательное движение образца со скоростью, обеспечивающей равномерность обработки цилиндрической поверхности. Электронный пучок генерируют ускорителем с выпуском в атмосферу и регулируемой мощностью пучка до 60 кВт.To substantiate the specific values of the mode of operation of the method using the results of heat treatment of the side surfaces of cylindrical specimens made of steel in the delivery state. Samples with a diameter of 65 mm are fixed in cones-centers and are driven in rotation by an electric drive with an adjustable speed from 90 to 5000 rpm. The other electric drive produces a progressive movement of the sample with a speed that ensures uniform processing of the cylindrical surface. The electron beam is generated by an accelerator with the release into the atmosphere and adjustable beam power up to 60 kW.
Пучок электронов выходит из выпускного устройства ускорител расход щимс , угол расхождени зависит от энергии электронов. Измен рассто ние от выпускного устройства до образца, получают диаметр пучка на поверхности образца d 1 мм. Ток пучка определ ют расчетным путем из услови , чтобы температура каждой точки обрабатываемой поверхности достигала 1350°С..The electron beam escapes from the accelerator discharge device, the divergence angle depends on the electron energy. By changing the distance from the outlet device to the sample, a beam diameter on the sample surface is d 1 mm. The beam current is determined by calculation from the condition that the temperature of each point of the treated surface reaches 1350 ° C.
Физико-технические характеристики и режимы термообработки, а также результаты по микротвердости приведены в таблице, причем режимы 1,2,7 и 8 получены расчетным путем с помощью экстрапол ции экспериментальных резул |татов режимов 3-6 (режимы в примерах 1 и 8 имеют запредельные значени ).The physico-technical characteristics and heat treatment modes, as well as microhardness results are shown in the table, with modes 1,2,7 and 8 obtained by calculation using extrapolation of experimental results of modes 3-6 (modes in examples 1 and 8 have value).
Данные таблицы показывают что положительный эффект достигаетс именно в указанных интервалах значений плотности мощности, энергии электродов , диаметра пучка и линейной скорости перемещени поверхности издели и отсутствует за их пределами.These tables show that the positive effect is achieved exactly in the indicated intervals of values of power density, electrode energy, beam diameter and linear velocity of the surface of the product and is absent.
Использование способа поверхностной термической обработки изделий обеспечивает по сравнению с известными повышение твердости в 1,5-2 раза, получение равномерной твердости по глубине упрочненного сло , а также повышение износостойкости поверхности ,в 3-4 раза.Using the method of surface heat treatment of products provides in comparison with the known increase in hardness by 1.5-2 times, obtaining uniform hardness over the depth of the hardened layer, as well as increasing the wear resistance of the surface, by 3-4 times.
51548215154821
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884450512A SU1548218A1 (en) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | Method of surface thermal strengthening of steel articles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884450512A SU1548218A1 (en) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | Method of surface thermal strengthening of steel articles |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1548218A1 true SU1548218A1 (en) | 1990-03-07 |
Family
ID=21385540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884450512A SU1548218A1 (en) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | Method of surface thermal strengthening of steel articles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1548218A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016074665A1 (en) * | 2014-11-11 | 2016-05-19 | Sms Group Gmbh | Segment roller comprising a surface hardened by electron beam for strand or strip casting systems; strand or strip casting system comprising such segment rollers |
RU2704051C1 (en) * | 2018-10-23 | 2019-10-23 | Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" | Method and apparatus for surface hardening of heads of active railway steel rails |
RU212233U1 (en) * | 2020-12-10 | 2022-07-12 | Михаил Александрович Петровичев | Device for fixing electric cable to tubing |
-
1988
- 1988-05-16 SU SU884450512A patent/SU1548218A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР Р 926032, кл. С 21 D 1/06, 1982. Авторское свидетельство СССР № 908851, кл. С 21 D 1/09, 1982. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016074665A1 (en) * | 2014-11-11 | 2016-05-19 | Sms Group Gmbh | Segment roller comprising a surface hardened by electron beam for strand or strip casting systems; strand or strip casting system comprising such segment rollers |
RU2704051C1 (en) * | 2018-10-23 | 2019-10-23 | Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" | Method and apparatus for surface hardening of heads of active railway steel rails |
RU212233U1 (en) * | 2020-12-10 | 2022-07-12 | Михаил Александрович Петровичев | Device for fixing electric cable to tubing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU1548218A1 (en) | Method of surface thermal strengthening of steel articles | |
Klueh et al. | Heat treatment effects on impact toughness of 9Cr–1MoVNb and 12Cr–1MoVW steels irradiated to 100 dpa | |
JPS6320192A (en) | Surface roughening method for cold rolling roll | |
Kirichek et al. | Effect of Wave Thermal Deformation Hardening on the Microhardness of the Surface Layer of Steel Parts | |
JPS62110881A (en) | Surface roughening method for cold rolling roller | |
JP2981384B2 (en) | Steel strip carburizing method | |
JPH08158038A (en) | Continuous plasma treating device of metallic strip | |
RU2793172C1 (en) | Method for ionic nitration of thin-sheet products with ultra-fine-grained structure in magnetic field | |
JP2002235112A (en) | Heat treatment method for steel material and heat treatment apparatus | |
Khafizov et al. | The influence of plasma power with a liquid electrode on the microhardness of gray cast iron | |
SU1548219A1 (en) | Method of thermal strengthening of steel articles | |
JPS62158586A (en) | Surface roughening for cold rolling roll | |
JPS56150127A (en) | Direct normalizing method | |
JPS63123586A (en) | Surface roughing method for roll for cold rolling | |
KR0162029B1 (en) | Surface hardening method of hot rolling roll | |
SU1560406A1 (en) | Method of producing sintered articles based on iron | |
SU1731831A1 (en) | Method for heat treatment of rolling mill rolls | |
RU2070586C1 (en) | Method of correcting and rolling rolls treatment | |
RU2121004C1 (en) | Laser-thermal technique for treating carbon steels | |
SU885302A1 (en) | Method of thermal treatment of rollers | |
Xu et al. | Studies on selective laser quenching by high repetition frequency lasers with scanning galvanometer | |
SU659637A1 (en) | Method of heat treatment of articles | |
Kremnev et al. | Laser Beam Hardening of Gage Blocks | |
JPH0881713A (en) | Method for spheroidizing carbide in steel by direct electric heating | |
SU1534066A1 (en) | Method of treating articles |