SU863674A1

SU863674A1 - Способ термической обработки заготовок

Info

Publication number: SU863674A1
Application number: SU792810641A
Authority: SU
Inventors: Лев Константинович Нагорный; Лев Григорьевич Марьюшкин; Евгений Владимирович Прозоров
Original assignee: Краматорский Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Машиностроения
Priority date: 1979-08-08
Filing date: 1979-08-08
Publication date: 1981-09-15

Description

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК

1

Изобретение относитс к термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано преимущест- венно дл термической обрабо тки деталей из конструкционных марок сталей .

Известен способ термической обработки конструкционных углеродистых сталей дл повышени их ударной в зкости , по которому сталь многократно (4-6 раз) нагревают до температур в межкритической области (А(, различными скорост ми от 50 до 15С1С/мин подстуживают до температур на 30бО С ниже АГ. Способ обеспечива ет получение высоких-.значений ударной в зкости TI .

Однако этот способ характеризуетс невозможностью охлаждени стали на мартенсит.

Известен способ термической обработки , согласно которому дл повышени ударной в зкости углеродистую сталь многократно {5-10 раз) нагревают выше АС на 30-50с со скоростью 70-150 с/мин с последующим многократным (3-10-15 раз) воздействием на металл изменением температуры при нагревах и охлаждени х. Нагрев ведут со скоростью 50-150°С/мин, а затем

охлаждают на воздухе до температуры на ЗО-БО с ниже А, -например до 590610°С . Дальнейшее Ъхлаждение до комнатной температуры провод т в воде или масле. В результате применени этого способа существенно возрастает пластичность и в зкость сталей С2. Технологи термоциклической обработки по данному способу недостаточ10 но полно обеспечивает прогрев заготовок из-за отсутстви выдержек, что сказываетс на стабильности свойств по сечению и способствует усилению анизотропии. Поэтому известный способ обеспечивает требуемый уровень механических свойств только на малых размерах сечений заготовок. Кроме того, этот способ из-за отсутстви выдержек не обеспечивает однород20 ности аустенита в тех объемах, которые претерпели А -Т превращение. Известен также способ термической обработки заготовок, преимущественно из конструкционных стгшей,

25 включающий закалку, термодиклирование в интервале температур между АС и изотермическими выдержками при верхней и нижней температу|рах и последующее ускоренное охлгисЭО/дение Сз. Недостатком этого способа вл етс то/ что посто нна температура нагрева,, например 740°С, при многократных циклах в интервале АС-, еэ создает теплового импульса дл ускоренного прогрева удаленных от поверх ности зон заготовки. Поэтому превращение феррито-цементитной смеси (или мартенсита) в.аустенит не отличаетс ускоренно нарастакндим характером от поверхности к центру издели и нагрев практически в каждом цикле проте кает с одинаковой скоростью. Одина ксэвые продолжительности выдержки (например при 740°С - 60 мин) способ ствуют получению разной величины зерен аустенита и в конечном счете раз нозернистости прддуктов его распада при последующем охлаждении. Подстуживание в интервале температур АГ 600°С с изотермической выдержкой, на ример 640°С, - также не обеспечивает нарастающего характера превращени аустенита в продукты его распада, та как охлаждение в этом случае протекает после каждого цикла практически с одинаковой скоростью. Нар ду с обеспечением по известному способу в соких значений ударной в зкости, после увеличени числа циклов за сче образовани мелкодисперсной смеси фе рита- и цементита, значени предела т кучести остаютс неизменными. Цель изобретени - улучшение механических свойств, в частности предела текучести . Поставленна цель достигаетс тем что согласно способу термической обработки заготовок, преимущественно из конструкционных сталей, включающе му закалку, термоциклирование в интервале температур между с изотермическими выдержками при верхней и нижней температурах и последующее ускоренное охлажде ние, последнее в каждом последующем цикле ведут с нарастающей вдвое скоростью , при этом продолжительность изотермической выдержки каждого последующего цикла при нагреве в 2 раза уменьшают, а при охлаждении в 2 раза увеличивают по сравнению с предыдущим . Терьюциклирование провод т не менее трех раз, при этом в первом цик ле охлаждение ведут со скоростью 1015°С/мин , во втором - 20-30° С/мин, атретьем - 40-6.0 С/мин. П Ример осуществлени способ.а. Проведено по 5 режимов термической обработки заготовок диаметром .30 мм, изготовленных из углеродистой стали 45 ( 730°С, АГ- Acn,78 ) и низколегированной стали - 743С, Ар - 693 С, АС 4 ОХ (А 8.) . Каждый из п ти режимов отличаетс друг от друга количеством цик лов, подбираемых дл установлени on тимального варианта. Число циклов в каждом режиме указано в табл.2. . . После полной закалки заготовок от температуры АС,, +30- 50с режимы термической обработки с термоциклированием провод т следующим образом. Нагрев осуществл ют в нескольких электропечах сопротивлени типа МП2У. Кажда печь разогрета до заданных температур одного из циклов и посадка заготовок в печи осуществл етс на эти заданные температуры. Это обеспечивает ускорение нагрева заготовок и удобство проведени термической обработки, так как печи установлены в линию в пор дке возрастающих температур йагрева в каждом очередном цикле режима. Скорости охлаждени подбирают путем подбора интенсивности , обдува воздухом, его увлажнением и т.д. Средства охлаждени расположены р дом. На чертех е приведен режим термообработки . В табл.1 приведены режимы термической обработки и уровень механических свойств, предлагаемых и известного способов. Дл сопоставлени анализа проводитс термическа обработка по предлагаемому и известному способам. Результаты сравнительных исследований приведены в табл.1. Температуры нагрева, охлаждени и продолжительность выдержек фиксируют с помощью хромель-алюмелевых термопар, зачеканенных в заготовкисвидетели , и электронного потенциометра типа ПСРЗ-53 (,т) . По предлагаемому способу приведенна термическа обработка заготовок с одним и двум циклами (режим 1 и 2) не обеспечивает бла опри тного сочетани прочностных и в зких свойств. Первые по своим значени м близки к известному. Лучшее сочетание свойств обеспечивает режим термической обработки с трем циклами (табл.1, режим 3 и фиг.1), который вл етс оптимальным дл сталей 45 и 40Х. Согласно ему заготовки нагревают до температуры АС:,+ , выдерживают при этой температуре S 60 мин,, затем их охлаждают ро скоростью 12°С/мин до температур ниже АГ , т.е. до температур завершени распада аустенита с выдержкой при этой температуре S 10 мин. Затем во втором цикле снова нагревают , но до температуры , выдерживают при этой температуре S 30 мин, после чего охлаждают со скоростью 25°С/мин ниже .изотермической выдержкой в два раза большей (2S 20 мин), чем в предыдущем цикле, где S - вьщержка в первом цикле при нагреве,- S - при охлаждении. В третьем цикле вновь нагревают до температуры уже на 40 С выше АО, , выдерживают при этой температуре S 15 мин и дальше охлаждают со скоростью ЗО С/мин. Дл установлени оптимальнсэй скорости охлаждени в серии циклов каждого режима варьируют скорост ми охлаждени и длительностью вьвдержек. Скорости охлаждени , обеспечивающие более высокие значени предела те кучести и наилучшее сочетание других характеристик дл стали 45 приведевы в табл.З (данные только дл оптимального режима с трем циклами,см. фиг.1). Данные табл.1 и 2 показывают, что скорости охлаждени в первом цикле 10-15, во втором 20-30, в.третьем 40-60с/мин в сочетании с указайными выдержками в режиме № 3 (см. табл.1) обеспечивают наиболее высоки значени предела текучести и других характеристик. Применение меньших скоростей охлаждени приводит к изм нению (снижению, см. табл.2) преде ла текучести до 7% и.ударной в зкос до 12% в сравнении с оптимальным ва риантом. При увеличении скорости ох лаждени против оптимальной изменен в уровне характеристик практически не отмечено. Что же касаетс выдержек , то их изменение в сравнении с оптимальными (режим 3, табл.1), т.е изменениеих кратности 4:1, 3:1, 1:1 при нагреве и 1:1, 1:3, 1:4 при охлаждении привело к снижению всех характеристик на 6-8%. . После проведени режимов термической обработки по предлагаемому и известному способам из заготовок изготовлены разрывные и ударные образцы дл механических испытаний. Из данных табл.1 видно, что с уве личением количества циклов до трех оптимальный режим) предел текучест возрастает по сравнению с известным до своего максимального значени и составл ет, например дл стали 45, около 48.кгс/мм при одновременном достаточно высоком уровне всех остал ных характеристик. Дальнейшее увеличб ие числа циклов (табл.1, режим 4 и 5) не приводит практически к изменению предела текучести и других характеристик. По предлагаемому способу рост предела текучести составл ет 10-12% при полосе разброса уров н свойств, не превышающей 2-3%. Из табл.1 также видно,что с возрастанием количества циклов (до. трехчетырех ) комплекс механических свойств сталей 45 и 40Х постепенно повышаетс , кроме предела прочности(d), который практически остаетс неизменным. Повышение предела текучести в сочетании с высокими значени ми пластических (сЛ и Ч) и в зких характеристик (ан) обеспечивает повышение конструктивной прочности деталей машин, работающих в услови х знакопеременных и динамических нагрузок.Благопри тное сочетание указанных характеристик, полученных по предлагаемому способу, позвол ет примен ть эти режимы дл деталей машин турбостроени и работающих в услови х отрицательных температур Крайнего Севера (например экскаваторы , буровые установки, шахтное оборудование и др.).. Таким образом, экспериментальным путем установлено, что оптимальные значени интервала нарастающих скоростей охлаждени каждого последующего цикла перед предыдущим кратно двум, а ввщержек с соотношением при нагреве 2:1 и при охлаждении 1:2. f По предлагаемому способу оптимальным числом циклов в режиме вл етс режим термической обработки с трем циклами (режим 3, табл.1).Такой режим обеспечивает наилучшее сочетание прочностных, пластических и в зких характеристик механических свойств.. Использование предлагаемого способа в сравнении с известным дает следующие преимущества: при обеспечении высокого уровн характеристик механических свойств сталей типа 45 и 4ОХ предел текучести их повышаетс на 10-12%; получение практически одинаковых механических свойств при повышенном уровне предела текучести обеспечиваетс за меньшее количество циклов, за счет кратности параметров технологического процесса облегчаетс управление режимами термической обработки , создаютс услови дл организации поточного производства; предлагаемый способ применим дл самой широкой номенклатуры деталей, изготовл емых из конструкционных сталей , и может быть осуществлен на любом машиностроительном или ином заводе .

о о:ооооо-оооооо

1Лч- 1Г)Г Ч1Л1 00Ч1ЛГ СОСО

((

го

CN

ГМ

О

о

J3

VO

Tf

ю

г

гCN

N

н

kO

г

t Г

чо

I Ш

0000 тЧ (N « 00

(N

N 1Я о о

CN 1Л О О О гН {N 1Л о

тН (N 1Г) О О

гЧ fS

Г о о 1Л Г-

1Л

о о

1Л го

н УЗ го гН ю го

(ГОЧтЧ.ГМ(Г1Ч1Л

Claims

Формула изобретения

1. Способ термической обработки заготовок, преимущественно из конструкционных сталей, включающий закалку, термоциклирование в интервале температур между Ας, - ^{и α}γ_ί 600°С с изотермическими выдержками при верхней и нижней температурах и последующее ускоренное охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения предела текучести, охлаждение в каждом последующем цикле ведут с нарастающей вдвое скоростью, при этом продолжительность изотермической выдержки каждого последующего цикла при наг- реве в 2 раза уменьшают, а·при охлаждений в 2 раза увеличивают по 2д сравнению с предыдущим.

2. Способ по п.1, отличавши й с я тем, что термоциклирование проводят 3 раза, при этом в первом цикле охлаждение ведут со скоростью 10—15°С/Йин, во втором 20-30®С/мин, *5 в третьем 40-60°С/мин.