SU881133A1

SU881133A1 - Method of thermal treatment of alloy structural steel billets

Info

Publication number: SU881133A1
Application number: SU792817243A
Authority: SU
Inventors: Алексей Михайлович Соколов; Иван Иванович Белугин; Юрий Федорович Чечекин; Галина Алексеевна Волченко
Priority date: 1979-09-14
Filing date: 1979-09-14
Publication date: 1981-11-15

Description

1one

Изобретение относитс к термичес- кой обработке заготовок из легированных конструкционных сталей с минимальным временем завершени перлитного превращени от 20-25 мин до 6-8 ч и может использоватьс в качестве предварительной термической обработки заготовок перед холодной объемной штамповкой.IQThe invention relates to heat treatment of blanks of alloyed structural steels with a minimum time to complete the pearlite transformation from 20-25 minutes to 6-8 hours and can be used as a preliminary heat treatment of the blanks before cold forging. IQ

Известен способ теркмческой обра ботки , включакхдий аустенизацию, под стуживание до температуры перлитного превращени , выдержку при этой тем- пературе, замедленное охлаждение до 500-550с и последующее охлаждение на 15There is a known method of thermal treatment, including austenitization, cooling to pearlite transformation temperature, holding at this temperature, slow cooling to 500-550 s and subsequent cooling for 15

воздухе 1 air 1

Однако этот способ не обеспечивает удовлетворительную обрабатываемость заготовок при холодной объемной штамповке из-за высокого сопротивлени 20 деформации структурно-свободного феррита , образующегос при температуре, лежащей ниже точки Ac, и низкой пластичности пластинчатого перлита.However, this method does not provide satisfactory workability of workpieces during cold bulk stamping due to the high resistance to deformation of structural-free ferrite, which is formed at a temperature below the Ac point, and the low ductility of the pearlite.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс способ термической обработки заготовок из среднелегированных сталей с повышенной устойчивостью переохлажденного аустенита. Способ включает аусте- 30The closest in technical essence to the present invention is a method of heat treatment of blanks of moderately alloyed steels with increased stability of supercooled austenite. The method includes auste-30

низацию при температуре выше Ас на SO-ISO C, охлаждение до температуры изотер мической выдержки, изотермическую выдержку при температуре максимальной скорости перлитного превращени до распада 25-70% переохлажденного аустенита, закалку на воздухе и отпуск при температуре ниже точки Ас на 20-40 С. Этот способ предназначен дл сталей, имеющих минимальное врем завершени перлитного превра1 ени свыше 8-12 ч и обеспечивает удовлетворительную обрабатываемость заготовок резанием ь23.cooling at a temperature above Ac at SO-ISO C, cooling to an isothermal holding temperature, isothermal holding at a temperature of the maximum rate of pearlite transformation to a decomposition of 25-70% of supercooled austenite, air quenching and tempering at a temperature below Ac at 20-40 ° C This method is intended for steels that have a minimum time for the completion of pearlite transformation over 8-12 hours and provides satisfactory workability of the workpiece by cutting l23.

Однако этот способ так же не позвол ет получить удовлетворительную обрабатываемость заготовок методом холодной объемной штамповки вследствие высокого сопротивлени деформации феррита, образующегос при температуре , лежащей ниже точки Ас.However, this method also does not allow to obtain a satisfactory workability of the workpieces by cold forging due to the high resistance to deformation of the ferrite formed at a temperature lying below Ac.

Цель изобретени - улучшение обрабатываемости при холодной объемной штамповке .заготовок из среднелегированных сталей с минимальным временем распада переохлажденного аустенита от 20-25 мин до 6-8 ч.The purpose of the invention is to improve the machinability during cold forging of blanks from medium-alloyed steels with a minimum disintegration time of supercooled austenite from 20-25 minutes to 6-8 hours.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу, включакмему аустенизацию, охлаждение до температуры перлитного превращени и изотермическую выдержку при этой температуре , охлаждение до комнатной температуры и высокий отпуск, изотермическую выдержку ведут при температуре ниже Ас на 20-100°С до распада 70100% переохлажденного аустенита, после чего перед охлаждением производ т йагрев до температуры выше Ас на 10-50 С, выдерживают при этой темпера туре 1-3 ч, подстуживают до температуры ниже Ас на 40-100 и выдержива ют ДО-по влени в микроструктуре заг товки 60-80% полиэдрического феррита Данна термообработка обеспечивает наилучшую обрабатываемость заготовок из среднелегированных сталей методом холодной объемной штамповки за счет снижени сопротивлени деформации зе рен феррита и за счет увеличени пла тичности перлита со сферодизированны 1ЛИ частицами цементита. Способ осуществл ют следующим образ Производ т аустенизацию при темпе ратуре выше ACj (800-960°С. После этого охлаждают до температуры на° 20-100°С ниже точки Ас (бОО-ТЗО с; и выдерживают при этой температуре до распада 70-100%i переохл 1жденного аустенита. Затем нагревают до темпер туры на выше точки Ас и выдерживают при этой температуре 1-3 ч Затем охлаждают до температуры перлитного превращени , лежащей ниже точки Ас на 40-100С (бОО-680с; и выдерживают при ней до образовани 60-80% полиэдрического феррита, после чего охлаждают до комнатной температуры . Далее провод т высокий отпуск при температуре на 20-40 0 ни же точки Ас (630-730°С) . Пример.В электропечи сопротивлени СНЗ-6.12.4/10 .Ml провод т термическую обработку образцов из стали 12ХНЗА, Дл этой стали Ас , Ас,, 780С, а Температура максимсшьной скорости перлитного превращени 620-10 С. Врем завершени перлитного превргццени при этой температуре 1 ч. Провод т отжиг образцов нагревом до с выдержкой 2 ч, охла адение с печью до и вьвдержку при этой температуре 2ч. Затем осуществл ют неполную закалку, а именно нагрев до с вьвдержкой 2 ч, охлаждение до с вьадержкой 2 ч. охлаждение на воздухе до комнат ной температуры и. отпуск при б ч. Скорость охлажд.ени и нагрева строго не регламентирована.. Дл получени сравнительных данных провод т обработку тех же образцов известными способами ij и 2J: отжиг, включающий нагрев до , с выдержкой 2 ч, .замедленное охлаждение до 640С с выдержкой 2 ч, затем замедленное охлаждение до и охлаждение с печью до комнатной температуры (20°с). Затем происходит неполна закалка, включающа нагрев до 930°С, выдержку 2 ч, охлаждение до 630°С с выдержкой 1 ч, охлаждение на воздухе и отпуск при 660°С 6ч. Характеристика режимов термической рбработки и полученные структуры приведены в табл. 1 Оценку обрабатываемости заготовок при холодном деформировании провод т по уровню механических свойств: твердость , предел прочности, предел текучести , отношение предела текучести к пределу прочности, относительные удлинени и относительное сужение. Уменьшение твердости пределов текучести и прочности, а также их отношени друг другу обуславливают снижение сопротивлени деформации, а увеличение относительных удлинени и сужени - повышение пластичности металла заготовок . Механические свойства заготовок после .термической обработки приведены в табл. 2. При удовлетворительной обрабатываемости холодной объемной штамповкой твердость должна быть не более 155 кгс/мм, а отношение текучести к пределу прочности не более 0,7. Проведение изотермической выдержки при температуре ниже точки Ас- на 20-100с после аусте изации обеспечивает получение дефферинцированной феррито-перлитной структуры с сохранением до 30% переохлажденного аустенита . форма перлита при этом пластинчата . Последующий нагрев до температуры вблизи точки Ас, т.е. выше ее на и выдержка при этой температуре обеспечивает см гчение части феррита, получившегос при изотермической выдержке и сохранившегос при выдержке в межкритическом интервале температур. Кроме того, выдержка при этой температуре приводит к упрочнению участков аустенита за счет диффузии в него из феррита легирующих элементов,.расшир ющих уобласть , и растворению в аустените це; ментитных пластин. Подстуживание до температуры ниже точки Ac-f на 40-100 С и йыдержка при ней привод т к превращению части аустенита в феррит и обеспечивают максимальное количество феррита в микроструктуре. Дальнейшее охлаждение на воздухе приводит к закалке остаточного аустенита (превращение в мартенсит) благодар его устойчивости,.увеличенной выдержкой в межкристаллическом интерг вале. Последующий отпуск превращает участки мартенсита в зернистый перлит и конечна структура состоит из феррита, образовавшегос при отжиге, и рекристаллизованн.ого в межкритическом интервале, феррита, образовавшегос п)ри частичном распаде аустенита, существовавшего в межкритическом интервале , и зернистого перлита, обогащенного легирующими элементами, расшир ющими -j--область. Така структура обеспечивает минимальное сопротивление холодной объемной деформации и хорошую пластичность материала эагото бок,. . После проведени аустениэации. не рекомендуетс проводить изотермическую выдержку при температуре ниже точки Ас более,-чем на , так : как твердость феррита, . образунадегос при этой вьщержке, возрастает. Также не рекомендуетс проводить -выдержку при температуре ниже точки Ас менее чем на 20°С, так как-при этом сильно замедл етс процесс образовани феррита . Продолжительность изотермической выдержки должна быть не менее, чем необходимо дл распгща 70% аустенита , что обеспечивает по вление максимального количества полиэдрического феррита, и не более, чем необходимо дП полного распада аустенита, иначе неоправдано замедл етс процесс термообработки. Не .рекомендуетс проводить выдержку при температуре больше, чем на выше точки Ас, так как уменьшаетс дол см гченного феррита и при температуре меньшей, чем на , лежащей выше точки Ас, так как замедл етс скорость растворени перлита в аустените. Выдержка при указанной температуре менее одного числа не обеспечивает завершение диффузионных процессов перераспределени легирующих злементов между ферритом и аустенитом и полного растворени перлита в аустените. Выдержку более трех часов лроводить нецелесообразно, так как она не дает никаких изменений в структуре, а просто удлинит процесс. После вьщержки в межкритическом интервале .и подстуживани - не рекомендуетс проводить выдержку при температуре больше, чем на 100с ниже точки Ас, так как возрастет твердость феррита, образовавшегос при этой выдержке. Также нежелательно проводить выдержку при температуре менее, чем на ниже точки Ас, так как при этом сильно замедлитс процесс образовани феррита. Продолжительность выдержки при указанной температуре должна быть не меньше, чем необходимо дл образовани 60% полигонального феррита, так как при содержании его менее 60% будет высокое сопротивление деформации, выдерживать же дольше, чем необходимо дл образовани в структуре заготовки 80% полигонального феррита, нецелесообразно, так как это не дает дополнительного эффекта, а лишь удлин ет технологический процесс. Использование предлагаемого способа позвол ет изготавливать р д деталей, например поршневых пальцев, холодным вьщавливанием, исключив процесс резани .The goal is achieved in that according to the method, including austenization, cooling to the pearlitic transformation temperature and isothermal aging at this temperature, cooling to room temperature and high tempering, isothermal aging is carried out at a temperature below Ac at 20-100 ° C until the decomposition of 70100% supercooled austenite, after which, before cooling, yagrev is heated to a temperature above Ac for 10–50 ° C, kept at this temperature for 1-3 h, pressed to a temperature below Ac by 40–100 and maintained until the microscopic appearance 60-80% of the polyhedral ferrite structure; This heat treatment provides the best workability of medium-alloyed steel blanks by cold forging by reducing the deformation resistance of the ferrite grains and by increasing the plasticity of the perlite with spherodized 1L cementite particles. The method is carried out as follows: Austenization is carried out at a temperature above ACj (800-960 ° C. After that, it is cooled to a temperature of 20-100 ° C below Ac point (bOO-TSO s; and kept at this temperature until decomposition 70- 100% i of subcooled austenite. Then it is heated to a temperature above the Ac point and kept at this temperature for 1-3 h. Then it is cooled to the pearlite transformation temperature lying below the Ac point at 40-100 ° C (BOO-680s; and maintained at forming 60-80% polyhedral ferrite, then cooled to room temperature. Further, high tempering is carried out at a temperature of 20-40 ° C below the Ac point (630-730 ° C). Example. In the electric furnace of the CH3-6.12.4 / 10 .Ml resistance heat treatment of samples of steel 12HNZA is carried out. Ac, Ac ,, 780C, and the temperature of the maximum rate of pearlite transformation is 620-10 C. The completion time of pearlite is at this temperature for 1 hour. The samples are annealed by heating up for 2 hours, cooled with furnace and held at this temperature for 2 hours . Then, incomplete quenching is carried out, namely, heating to 2 h., Cooling, to 2 h. Cooling, air cooling to room temperature and. tempering at 6 h. The rate of cooling and heating is not strictly regulated. To obtain comparative data, the same samples are processed by known methods ij and 2J: annealing, including heating up to 2 hours, slow cooling down to 640 ° C. 2 h, then slow cooling until and cooling with the oven to room temperature (20 ° C). Then, incomplete quenching occurs, including heating to 930 ° C, holding for 2 hours, cooling to 630 ° C with holding for 1 hour, air cooling and tempering at 660 ° C for 6 hours. The characteristics of the thermal processing modes and the structures obtained are listed in Table. 1 The evaluation of the workability of workpieces during cold deformation is carried out by the level of mechanical properties: hardness, tensile strength, yield strength, yield strength to tensile strength ratio, relative elongations and relative narrowing. A decrease in the hardness of the yield stress and strength, as well as their relationship to each other, causes a decrease in the resistance to deformation, and an increase in the relative elongation and contraction increases the ductility of the metal of the workpieces. The mechanical properties of the blanks after thermal treatment are given in Table. 2. With satisfactory machinability by cold forging, the hardness should be no more than 155 kgf / mm, and the yield strength to tensile strength ratio should not exceed 0.7. Conducting an isothermal holding at a temperature below the Ac-20 point of 20-100 s after auste- ation ensures a differentiated ferritic-pearlitic structure with preservation of up to 30% of supercooled austenite. the form of perlite is plate-like. Subsequent heating to a temperature near the Ac point, i.e. above it and aging at this temperature provides a softening of the part of the ferrite, which was obtained during isothermal exposure and which was preserved during exposure in the intercritical temperature range. In addition, aging at this temperature leads to the hardening of austenite sites due to the diffusion of alloying elements expanding the region from the ferrite and its dissolution in austenite; mint plates. Chipping to a temperature below the Ac-f point at 40-100 ° C and holding it leads to the transformation of a part of austenite into ferrite and provide the maximum amount of ferrite in the microstructure. Further cooling in air leads to quenching of the residual austenite (transformation into martensite) due to its stability, which is prolonged by exposure to the intercrystalline interval. Subsequent tempering transforms the martensite into portions granular perlite and the final structure is composed of ferrite during annealing the formed and rekristallizovann.ogo intercritical range, the ferrite, the resulting n) When partial decomposition of austenite, which existed in the intercritical range, and particulate perlite enriched in alloying elements, extending -j is an area. Such a structure provides minimal resistance to cold volumetric deformation and good ductility of the eagoto side material. . After conducting austenia. It is not recommended to conduct isothermal aging at a temperature below Ac point more than — on, so: as the hardness of ferrite,. Formation at this peak increases. Also, it is not recommended to perform an - extract at a temperature below the Ac point less than 20 ° C, since the process of ferrite formation is greatly inhibited. The duration of isothermal exposure must be no less than required for decomposing 70% of austenite, which ensures the maximum amount of polyhedral ferrite, and no more than the required dP of complete decomposition of austenite, otherwise the heat treatment process is unreasonably slow. It is not recommended to hold the shutter at a temperature higher than above the Ac point, since the proportion of reduced ferrite decreases and at a temperature lower than that lying above the Ac point, as the rate of perlite dissolution in austenite slows down. Exposure at this temperature to less than one number does not ensure the completion of diffusion processes of redistribution of alloying elements between ferrite and austenite and complete dissolution of perlite in austenite. Exposure of more than three hours to guide is impractical because it does not give any changes in the structure, but simply lengthen the process. After being installed in the intercritical interval and pressing, it is not recommended to hold the shutter at a temperature more than 100 s below the Ac point, since the hardness of the ferrite formed during this shutter will increase. It is also undesirable to hold the shutter speed at a temperature of less than below the Ac point, since this greatly slows down the process of ferrite formation. The duration of exposure at the specified temperature should not be less than necessary to form 60% polygonal ferrite, since its content will be less than 60%, it will have a high resistance to deformation, but it is not advisable to withstand longer than needed to form 80% polygonal ferrite in the workpiece structure. as it does not give an additional effect, but only lengthens the technological process. Using the proposed method allows the manufacture of a number of parts, such as piston pins, by cold pressing, eliminating the cutting process.

Claims

Invention Formula

The method of heat treatment of billets of alloyed Hfcjx steel, including austerizing, cooling to pearlite transformation temperature, isothermal aging at this temperature, cooling to room temperature, and high tempering, characterized in that, in order to improve workability during bulk cold forming, 45 Isothermal vyaderzhku conduct at temperatures below Ac. | for 20–100 s until the decomposition of 70–100% of supercooled austenite, after which, before cooling, they are heated to a temperature of 50–00

above Ac at 10–50 ° C, held at this temperature for 1–3 hours, pressed to a temperature below Ac at 40–100 ° C and held to 60–80% polyhedral ferrite until the microstructure of the preform is formed.

Sources of information taken into account in the examination

1, Production technology, scientific organization of labor and management. Abstract Sat. M ,, NIIMASH, 1977, vol. 8 Heat treatment and materials science, p. 8-9,

2. USSR author's certificate

According to the application 2799384/02, cl. From 21 to 1/00 of 1979.