SU907074A1 - Способ комбинированной обработки стальных деталей - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ Изобретение относитс  к химико-тер мической обработке, преимущественно к высокотемпературной газовой цементации изделий из низко- и среднелегированных цементируемых сталей. Известен способ высокотемпературной газовой цементации с двойной закалкой, включающий цементацию при 1050 С в течение 3 ч, подстуживание в печи до , закалку с температуры подстуживани , нагрев до температуры аустенизации 800 С, выдержку при этой температуре с последующими закапкой и отпуском 1} . Двойна  закалка после высокотемпературной цементации обеспечивает получение прочностных свойств на уровне обычной цементации, а именно ,95 кгс м/см , HRCnog 52-60, Недостаток данной термической обработки заключаетс  в повышенном короблении , возникающем в детал х сложной формы, в результате проведени  двойной закалки.

ДЕТАЛЕЙ Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  способ высокотемпературной газовой цементации, включающий цементацию при 105ОС и выдержкой в течение 45 мин подстуживание до температур перлитного превращени  пор дка 5ОО-60ОС, изотермическую выдержку 2О-6О мин при этих температурах, нагрев до температуры аустенизации 850 Q последующую закалку и отпуск |2j. Способ вследствие двойной перекристаллизации , протекающей при 5ОО-600 С в процессе образовани  структур pepлит- ного типа и при последующем нагреве до 850С дл  закалки, обеспечивает достаточно высокие механические свойства, а именно а,. 1,29 кгс м/см   58-60, Однако известный способ трудно осуществим , так как дл  изотермической выдержки необходимо иметь специальную камеру , а исход  из условий взрывоопаснооти - генераторы двух типов. Кроме того, дп  обеспечени  допговечности и надежности необходимо повы сить ударную в зкость и усталостную прочность. Цепь изобретени  - повышение долговечности детапей, Поставпенна  цель достигаетс  тем, что согласно способу включающему цементацию при lOOO-lOSO C, подстужива ие , нагрев под закалку, закапку и отпуск , подстуживание производ т со ско .ростью 0,2-О,6°С/с в течение 2О60 мин. Способ осуществл ют следующим образом . Детали из цементируемых сталей нагревают до ЮОО-ЮбО С с выдержкой в течение 6О-12О мин в газовой наугп:е раживающей атмосфере, затем охпалщают со скоростью 0,2-0, в течение 2060 мин, затем нагревают под закалку до 830-860 С, выдерживают при этой температуре ЗО-40 мин до выравнивани  температуры садки, затем производ т за- капку в масле и низкотемпературный отпуск при 180-2ОО°С в течение 1,5-2 ч Охлаждение деталей с температуры це ментации со скоростью О,2-О,6 С/с в течение 2О-60 мин приводит к образова нию ферритно-цементной смеси, необходи- мой дл  прохождени  перекристаллизации при последующем нагреве под закалку. В итоге поспе закалки и отпуска получают мелкодисперсную структуру поверхностного сло : мелкоигопьчатый мартенсит и остаточный аустенит при в зкой серцевине . Полученна  структура обеспечивает повышение прочности и пластичности дета лей, в частности увеличение ударной в зкости и устапостной прочности. Пример, Обрабатывают образцы из стали 20ХНМ и детали - поршневые пальцы из стали 15Х. Цементацию осуществл ют в двухкамерной печи со встро енным закалочным баком. Образцы и дет ли нагревают до температуры и производ т цементацию с помощью эндотермического газа с добавлением 1-5% метана (2,5%) в течение ВО мин. Затем производ т охлаждение с температуры це ментации в тамбуре, печи под вентип тором в среде отход щего из цемеитацион™ ной камеры газа в течение 2О, 4О и 6О мин со скорост ми соответственно 0,6, 0,4 и О,2°С/с. Непосредственно после этого образцы и гаальпы нагрева - ют до температуры закалки 85О С с выдержкой 4О мин, поспе чего нл закапи- вают в масле и подвергают отпуску при 180 С в течение 1,5 ч. Дл  получени  сравнительных данных производ т термообработку образцов из стали 2ОХНМ по известному способу (табл. 1 и 2), нагрев до , цементаци  в течение 60 мин, изотермическа  выдержка при 6ОО С в течение 60 мин, нагрев под закалку до температуры с выдержкой 4О мин закалка в гор чем масле и отпуск при в течение 1,5 ч. Режимы термичеЪкой обработки све- день в табл. 1. Отпуск после закалки при , 1,5 ч. После завершени  химико-термической обработки производ т механические испытани , результаты которых представлены в табп. 2. Кроме того, поршневые пальцы из ста ли 15Х, обработанные известным способом и предлагаемым, провер ли на раздавливание и изгиб. Прочность на раздавливание после известной обработки составл ет 173 ОО кгс, а после предложенной- 18ООО кгс, прочность на изгиб в первом случае равна 1340О кгс, а во втором случае - 142ОО кгс, Выбор режима охлаждени  можно объ снить следующим образом. При охлаждении с температуры цементации, со скоростью меньше 0,2 С/с выпадает цементитна  сетка в слое, что приведет к резкому снижению механических свойств. Охпаладение со скоростью более 0, приведет к образованию мартенситных структур, что затрудн ет перекристалтшзацию при последующем нагреве под закаику , так как будет про вл тьс  повышенна  наследовательность. Г екомендуемый режим обработки (0,20 ,6 С/с при 2О-60 мин) приведет к распаду переохлажденного аустенита с образованием феррито-цементной смеси, что обеспечит при нагреве под закалку, следующем сразу за охлаждением прохождегше фазовой пе юкристаплизации с по11учением в слое при закалке ме/шо гольчатого мартенсита, что положительно сказы- ваетс  на механических характеристиках. Охлаждение с указанными скорост ми в течение времени меньшего, чем 20 мин, не обеспечивает требуемую полноту структурного превращени , а охлаждение в течение времени большего, чем 60 мин, удлинит процесс. 590 Предлагаемый способ термической обработки позвол ет упростить процесс бпа- годар  замене выдержки непрерывным ох- тюждением. Это при реапизации способа позво- пит отказатьс  от специальной камеры дп  изотермической выдержки, а также уменьшает врем  продолжени  всего про4 цесса в цепом, так как рп  среднепегированных степей врем  изотермическоЯ выдержки составл ет 2-3 ч. Кроме того, в зупьтате повышени  устатюстной прочности и ударной в экооти , предлагаемый способ позвол ет повьк сить долговечность и работоспособность обрабатываемых деталей. ,Табпвпа

2ОХНМ 105О60ИзотермичесТо же

То же

То же

15Х

0,9-1,0 0,85-1,05

0,8-1,0 0,85-1,1 ка  выдержка, , 60 мин

Мепкоигольчатый Тростит мартенсит,небопьщое количество остаточного аустенита

Мелкоигольчатый Тростит мартенсит, следы остаточного аус- тенита

Мепкоигольчатый Трюстит мартенсит, карбиды округлой формы , остаточный аустенит

Мепкоигольчатый Тростосор- мартенсит, меп- бит, неболькие равномерно шие отдельраспреде ленные ные вклюкарбидычени  феррита

Таблица 2

70,0

Claims (2)

1,29 74,0 2,0 76,0 2,5 72,0 2,3 Мепкоигольчатый Сорбит мартенс т и остаточный аустенит Формула изобретени  Способ комбинированной обработки стальных дета ей. вкг очак дий цементацию при 10ОО-1О50 С, подстуживание, «игрев под эакапку.аакатсу и отпуск, о т ичАюшиЙс  тем, что, с цепью повышени  допговечнос-т детапвй и упрощени  проаесса, подстуживаине производ т со скоростью 0,2-Ю,6 С/с в течение 2О-вО KfflK. 90 46 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Котов О. К, Поверхностное упрочнение детапей мапган химико-термическими методами, М., Маитностроение, 1969, с. 62-64.

2. Авторское свидетепьство СССР 415315, кп. С 21 D 1/78, 1971.