SU817079A1 - Способ термомеханической обработкииздЕлий - Google Patents

Description

Изобретение относится к области термомеханической обработки и может быть использовано при термомеханической обработке матриц, колец подшипников качения, штампов й др. изделий из высокопрочных, теплостойких легированных и углеродистых сталей, работающих на истирание при высоких механических нагрузках и повышенных температурах.

Известные способы термомеханической обработки стали, включающие аустенитизацию до оптимальной температуры, пластическую деформацию и закалку, нашли применение .в технику... й существенно повышают эксплуатационные свойства деталей машин и инструмента [ 1 ] .

Недостатком этих способов является высокое сопротивление пластичес- 20 кой деформации.

Известен способ высокотемпературной термомеханйческой обработки стали, дключающий нагрев до температуры аустенитизации, выдержку при этой температуре, пластическую деформа- цию и закалку, причем перед пластической деформацией производят дополнительный нагрев, например токами высокой частоты в течение 1-2 с, на 50-100°С выше температуры выдержки [2] .

Недостатком этого способа являет5 ся то, что перед термомеханической обработкой производится дополнительный нагрев всего объема металла, в том числе и той части его поверхности и прилегающих к поверхности объ- » Ю емов, которые в различных изделиях подвергаются наиболее высоким контактным нагрузкам, работают на усталость, подвергаются резким тепловым воздействиям и износу. Но даже кратковре15 менный перегрев металла по сравнению с оптимальной температурой приводит не только к дополнительному нежелательному растворению карбидов в аустените и к росту зерна аустенита, но и к протеканию после пластической деформации нежелательных рекристаллизационных процессов и нежелательных процессов изменения дислокационной структуры металла , а также к увеличению количества остаточного аустенита в стали после закалки. Рекристаллизационные процессы, ’рост зерна и изменения дислокационного строения стали протекают 3Q тем полнее, чем выше температура

8170/9 нагрева по сравнению с оптимальной* и подавить эти. процессы полностью закалка не может, а основной эффект повышения свойств стали при термомеханической обработке связан с предотвращением развития указанных про- , цессов. Все это существенно снижает работоспособность изделий.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости изделий.

Поставленная ц@ль достигается тем, , что в известном способе -.термомехани- ¹⁰ ческой обработки стали,включающем нагрев до температуры аустенитизации,выдержку дополнительный индукционный нагрев выше температуры аустенитизации,пластическую деформацию рабочей 15 поверхности,закалку и отпуск, дополнительному индукционному нагреву подвергают объем изделия, удаленный от деформируемой рабочей поверхности на расстояние 2-15 мм.

Способ термомеханической обработки, при котором дополнительно нагревается удаленный от рабочей поверхности объем металла, приводит к снижению, общего усилия деформирования, а сохранение оптимальной температуры· нагрева рабочей поверхности и рабочего объема заготовки обеспечивает сохранение оптимальной структуры рабочих объемов металла до и после обработки и высоких служебных свойств изделия (высоких контактной усталостной прочности.,' сопротивляемости износу, сопротивляемости тепловому удару и др., соответствующих оптимальной температуре нагрева для тер- 35 момеханической обработки).

Сущность предлагаемого способа термомеханичесой обработки изделий, например матриц, .состоит в следующем.

Изделие, например матрицу, нагре- 40 вают до оптимальной для данной стали температуры, выдерживают при этой температуре для получения однородной структуры по сечению, затем подвергают дополнительному индукционному 45 нагреву объем изделия,удаленный от рабочей поверхности на 2-15 мм, на 50-350 С выше температуры выдержки, деформируют и немедленно закаливают с последующим отпуском.При дополнитель- jq ном нагреве объема,удаленного на 215 мм от рабочей поверхности,температура рабочей поверхности сохраняется оптимальной.

Вследствие того, что дополнительному индукционному нагреву перед деформацией подвергают объем изделия, удаленный - от рабочей поверхности на 2-15 мм/ снижается общее сопротивление деформированию, сохраняется оптимальная температура рабочей поверх- 60 нести перед деформированием, обеспечивается получение оптимальной структуры и свойств рабочей поверхности и рабочего объема, что приводит к повышению работоспособности изделий. 65 ''Параметры удаления'¹ объема металла, подвергаемого дополнительному нагреву, от рабочей поверхности подобраны в лабораторных экспериментах. Толщина слоя, не подвергающегося дополнительному нагреву, составляет примерно 20% от общей толщины стенки. При удалении менее 2 мм нет гарантии, что рабочая поверхность не перегреется; при удалении более 15 мм существенно возрастает сопротивление деформиров анию.

Пример. Для осуществления предлагаемого способа используют матрицу из стали 4ХВ2С, предназначенные для формирования головок болтов М16 на болтовых одноударных автоматах.

Заготовки вставок штампов диаметром 82 мм и высотой 55 мм нагревают в электропечи до 900°С в течение 20 1,25 с. Часть поверхности заготовки, подлежащей обжатию, перед нагревом покрывают смазкой, состоящей из 70% графита и 30% жидкого стекла. Затем заготовку снаружи дополнительно наг25 ревают индукционным методом на глубину 20 мм в течение 25 с. Наибольшая температура наблюдается на боковой поверхности цилиндрической заготовки и составляет 1150°С. После этого заготовку устанавливают в бандажную матрицу пресса и путем продавливания мастер-пуансоном формируют полость, соответствующую головке болта с наибольшим размером 32 мм. Таким образом, дополнительно перегретый слой оказывается на расстоянии 5 мм от рабочей поверхности. После горячего продавливания заготовки закаливают в масле, затем отпускают при 5О0⁰С’ в течение 1 ч. Микротвердость рабочей поверхности составляет

800 кгс/мм² . Средняя стойкость вставок штампов до выхода из строя составляет 1425 кг болтов.

Стойкость вставок штампов из той же стали,, подвергнутых термомеханической обработке известным способом/ составляет 965 кг болтов, а микротвердость рабочей поверхности

725 кгс/мм² .

Claims (2)

1. (54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ нагрева по сравнению с оптимальной и подавить эти. процессы полностью закалка не может, а основной эффект повьплени  свойств стали при термомеханической обработке св зан с предотвращением развити  указанных процессов . Все это существенно снижает работоспособность изделий. Цель изобретени  - повышение эксплуатационной стойкости изделий. Поставленна  ц@ль достигаетс  тем что в известном способе -.термомеханической обработки стали,включающем н рев до температуры аустенитиэации,вы держку, дополнительный индукционный нагрев выше температуры аустенитиэа ции,пластическую деформацию рабочей поверхности,закалку и отпуск, допол нительному индукционному нагреву под вергают объем издели , удаленный от деформируемой рабочей поверхности на рассто ние 2-15 мм, Способ термомеханической обработки , при котором дополнительно нагреваетс  удаленный от рабочей пов рхности объем металла, приводит к снижению , общего усили  деформировани , а сохранение оптимальной температуры нагрева рабочей поверхности и рабочего объема заготовки обеспечивает сохранение оптимальной структуры рабочих объемов металла до и после обработки и высоких служебных свойств издели  {высоких контактной усталостной прочности., сопротивл емости износу, сопротивл емости тепловому удару и др., соответствующих оптимальной температуре нагрева дл  тер момеханической обработки). Сущность предлагаемого способа термомеханичесой обработки изделий, например матриц, .состоит в следующе Изделие, например матрицу, нагревают до оптимальной дл  данной стали температуры, выдерживают при этой температуре дп  получени  однородной структуры по сечению, затем подвергают дополнительному индукционному нагреву объем издели ,удаленный от рабочей поверхности на 2-15 мм, на 50-350 С выше температуры выдержки, деформируют и немедленно закаливают последующим отпуском.При дополнитель ном нагреве объема,удаленного на 215 мм от рабочей поверхности,темпера тура рабочей поверхности сохран етс  оптимальной. Вследствие того, что дополнительному индукционному нагреву перед деформацией подвергают объем издели  удаленный.от рабочей поверхности на 2-15 мм/ снижаетс  общее сопротивление деформированию, сохран етс  опти мальна  температура рабочей поверхности перед деформированием, обеспечиваетс  получение оптимальной структуры и свойств рабочей поверхности и рабочего объема, что приводит к повышению работоспособности изделий. Параметры удалени  объема , подвергаемого дополнительному нагреву, от рабочей поверхности подобраны в лабораторных экспериментах. Толщина сло , не подвергающегос  дополнительному нагреву, составл ет примерно 20% от общей толщины стенки. При удалении менее 2 мм нет гарантии, что рабоча  поверхность не перегреетс ; при удалении более 15 мм существенно возрастает сопротивление деформиров анию. Пример. Дл  осуществлени  предлагаемого способа используют матрицу из стали 4ХВ2С, предназначенные дл  формировани  головок болтов М1б на болтовых одноударных автоматах . Заготовки вставок штампов диаметром 82 мм и высотой 55 мм нагревают в электропечи до в течение 1,25 с. Часть поверхности заготовки, подлежащей обжатию, перед нагревом покрывают смазкой, состо щей из 70% графита и 30% жидкого стекла. Затем заготовку снаружи дополнительно нагревают индукционным методом на глубину 20 мм в течение 25 с. Наибольша  температура наблюдаетс  на боковой поверхности цилиндрической з готовки и составл ет 1150°С. После этого заготовку устанавливают в бандажную матрицу пресса и путем продавливани  мастер-пуансоном формируют полость, соответств5К1щую головке болта с наибольшим размером 32 мм. Таким образом , дополнительно перегретый слой оказываетс  на рассто нии 5 мм от рабочей поверхности. После гор чего продавл.ивани  заготовки закаливают в масле, затем .отпускают при в течение 1 ч. Микротвердость рабочей поверхности составл ет 800 кгс/мм . Средн   стойкость вставок штампов до выхода из стро  составл ет 1425 кг болтов. Стойкость в.ставок штампов из той же стадш,. подвергнутых термомеханической обработке известным способом, составл ет 965 кг болтов, а микротвердость рабочей поверхности 725 кгс/мм- . Формула изобретени  Способ термомеханической обработки изделий, например матриц, ВЕСЛЮчающий нагрев до температуры , : аустенитизации, выдержку, дополнительный индукционный нагрев выше температуры аустенитизации, пластическую деформацию рабочей поверхности, закалку и отпуск, о тличающий-с  тем, что, с целью повышени  эксплуатационной стойкости изделий, дополнительному индукционному нагреву подвергают объем изде58170796

   ЛИЯ, удаленный от деформируемой ра- 1. Бернштейн М.Л. Термомеханичесбочей поверхности на рассто ниека  обработка металлов и сплавов.

   2-15 мм.М., Металлурги , 1968.

   Источчики информации,
2. 2. Авторское свидетельство СССР

   прин тые во внимание при экспертизе 603678, кл.. С 21 D 7/14, 1976.