SU988883A1 - Способ термической обработки деталей из высокохромистых сталей - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к металлургии, преимущественно к термической обработ ке металлов и сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей из высокохромистых низко- и среднеуглеродистых сталей типа Х13, работающих в услови х .абразивного изнашивани . Известен способ термической обработ ки деталей из высокохромистых сталей типа Х13, включающий цементацию до насыщени  поверхностного сЛо  углеро- дом не менее 2% при , закалку после подстуживани  ср- 800-100О С с последующим отпуском 1 Однако в результате обработки дета лей из высокохромистых сталей по этому способу снижаетс  пластичность по.« верхностного сло  и повышаетс  его хрупкость , в результате чего не достигаетс  достаточно высокой износостойкости, необходимой: дл  работы деталей в услови х абразивного изнашивани . Наиболее близким к предлагаеме у  в л етс  способ обработки.деталей из высо кохромистых сталей, включающий цементацию при 1О5О-1100РС до насыщейн  поверхностного сло  углеродом на. 2,34% и непосредственно после цементации и подстуживани  до 900-950 С, закалку и отпуск L 2j . Известный способ имеет следующие недостатки: в течение времени, нербхо- димогб дл  насыщени  поверхностного сло  углеродом на 2,3 - 4% при jeh пературе цемеитапии 1О5О-108О С происходит интенсивный рост зерна в сердцевине и в перехоинсй зоне цементова ного сло , особенно в низкоутлеродистых стал х, что приводит к резкому снижению пластичности детали. Кроме того, на поверхности детали при пемейташш образуетс  тонкий белый слой сплошных карбидов хрома и железа, который снижает прочность и пластичность деталей в 3-4 раза. Закалка от температур 9ОО-950 С обеспечивает получение мартенситной структуры в цементованном слое. Детали с такой структурой поверхностного слш1

имеют износостойкость, недостаточную дл  работы в услови х абразивного изнашивани .

Цель изобретени  - повышение износостойкости и пластичности из высокохромистых сталей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу термической обработки деталей из высокохромистых сталей , включающему цементацию до насыщени  поверхности углеродом выше 2,3% и закалку, цементацию провод т при 970О

1020 С, затем детали нагревают в безокис ительной атмосфере со скоростью 30-160 С/ч до 1ОЗО-1О8ОС и осущест1 вл ют выдержку при этой температуре.

Безокислнтельную атмосферу получают путем уменьшени  науглероживаюшей способности среды до такой степени, чтобы цементаци  прекратилась, но и не происходило окисление цементованной поверхности.

При цементации высокохромистых ниэко- и среднеуглеродистых сталей при 97О1О2О С происходит насыщение поверхностного сло  детали углеродом до концентрации выше 2,3% на необходимую глубину. Так как температура цементации ниже, чем у прототипа, рост зерна в сердцевине и в переходной зоне цементованного сло  значительно уменьшаетс , и пластичность д&тали , обусловленна  этим этапом обработки , выше, чем в известном способе.

При цементации по предлагаемому способу на поверхности детали возникает слой сплошных карбидов. При медленном нагреве детали от температуры цементации 97О- до температуры закалки 103ОlOSO C со скоростью 30-16О с/ч происходит растворение карбидов, образованных в цементированном слое, в этом числе час тично и белого карбидного сло  с поверхности . При этом матрица цементированного сло  обогащаетс  хромом и углеродом, выделившимис  при растворении, что обесп&чивает повышение износостойкости цементо ванного сло  при работе в услови х абраг зивного изнашивани .

,

При скорости нагрева менее

происходит рост зерна в цементованном слое, что снижает пластичность детали. При скорости нагрева выше 16О С/ч не происходит достаточно полногю раствор ни  карбидов. В процессе выдержки без дальнейшего науглероживани  происходит .уменьшение перепада концентрацией угл&рода по глубине цементованного сло  за , счет диффузии углерода с поверхностного сло  вглубь детали. При этом слой сплошных карбидов полностью устран етс . Выдержка в 1 ч достаточна дл  полного уд&лени  белого карбидного сло . Дальнейшее увеличение времени вьщержки нежелателыно иэ-за роста зерна.

Таким образом, в результате изотермической вьщержки при ЮЗО-ЮЗО С уменьшаетс  хрупкость поверхностного сло  и повышаетс  его пластичность.

После закалки от ЮЗО-Ювос струютура цементованного сло  состоит на 5О70% из остаточного аустенита. Аустенит под воздействием абразивных частиц в процессе изнашивани  упрочн етс  за счет фазовых превращений, мелкодисперсных ,ъыделений карбидов по плоскост м скольжеки , создани  больших дислокаций плотноотей , равномерно распределённых в объеме и др. Так, если до изнашивани  цементе ванный слой имеет твердость 6ОО-70О кг мм то в процессе изнащивани  твер- , дость возрастает до 1200-1250 кг/мм. Таким образом, обработка деталей из высокохромистых низко- и среднеуглеродистых сталей предлагаемым способом обеспечивает высокую износостойкость и пластичность деталей, работающих в уолови х абразивного изнашивани . Креме того, снижаетс  хрупкость цементованного сло .

При выдержке и закалке от температур ниже 1030°С.не происходит полного удалени  белогчэ карбидного сло  и не обеспечиваетс  оптимального соотношени  количества аустенита и мартенсита в слое, что приводит к повышению хрупкости о& . рабатываемых деталей и снижению износос тойкости поверхностного сло .

Закаливание деталей от температур выше 1080 С нецелесообразно, так как при этом происходит интенсивный рост зерна, снижаетс  пластичность сердцевины, и, , несмотр  на сравнительно высокую износостойкость , механические свойства деталей резко снижаютс .

Пример. Проводитс  обработка деталей - прессовочных пластин пресо-форм, изготовленных из сталей 20x13. Состав стали: 0,18% углерода, 12,9% хрома, ротальное - железо. Детали подвергаютс  цементации в карбюризаторе 10 ч до насыщени  поверхностного сло  углеродом на 2,3% на глубину 1,5 мм. В качестве карбюризатора используют смесь равных частей свежего и отработанного бондюжского карбюризатора и 15% кальцинированной соды (К1о|2.СО. Цементаштю дл  трех

груп  деталей цровоа т щ  РАВНЫХ темп& ратурах: ЭТО, 100О к .4

В каждой группе детсши вагревают до температуры 1ОЭО, 1ОвО в соответственно со скоростью ЗО, 1ОО   9г 16ОС/ч. Дл  уменьшени  науглероживаюшей способности среды посла нагрева провод т разгерметизацию камеры и выдерживают детали в разгерметизированной каме. ре 1,4 при температуре, 1ОЗО, ЮбО и «О 1 Овсу С соответственно, от которых iqjoвод$гг закалку в масле; Затем на лаборат ргиой установке, им тирующей услови  Я91аш11ван   облицовок Пресс-форм огнеупорного производства, водитс  испытани  образцов на стойкоспь к абразивному изнашиванию и  1редел 1Эт ,

относитель ую износост Я1кость деталей, обработанных на разных режимах в рамках предлагаемого способа по сравнению с про топг пом. Испытани  сфовод гг послсАно ч рез каждые ОД мм до глубины 1 ммГ Полученные данные сведены в таблицу.

Из таблицы видно, что относитепь аа износостойкость деталей, офаботанных по предлагаемому способу, равна 1,д-2,6 в сравнении с эталоном, о(% аботаниым по прототипу, износостойкость которого уоловио прю  та за единицу. Пртчем макс мапьна  изностойкость, равиа  2,3-2,6, достигаетс  при температуре пемевташш 1ООО-1020 С, закалки 1ОЗО-1О60 С и скорости нагрева от температуры цемент дви до температуры закалки ЗОи16СРС/ч.

Предлагаемый

106О

30

1О2О

106О

1ОО

97О 1О60 100

1ООО 1О6О 100

1О2О

Отсутствует

1,5 2,5 2,3 1.7 2,6 2,3 1.7 2,6 2,2 1,6 2,5

2,3

.

2,6

6-г7

2,3 6

1О6О

16

16О

97 О

1060 17 18 19 20 21 160 1000 1020 16О

1О6О

1080

ЗО 970

1080 V 1ООО

ЗО

1О8О

ЗО 1О2О

ЮО 1О8О 97О 2

1ОО 108О 3 1000 1080

100 1О20 4 25 1080

16О 97О 1О80 1ООО

16О 6 27 1О2О

16О

1О8О

Скорость

Прототип охлаждени 

28

1О9О

80

93О

1.8

2,6

2,4

1,3

,

2,0

1.8

1,4

2,0

1.8

1,3

1,9

1.7

2-3

Claims (2)

1. Присут ствует толшина О,1 мм в.988 При температуре эакалкв ЮВОС относите льна  износостойкость несколько ниже в составп ет 1,7-2,О, что сввзано с превь шен ем оптимального количества остаточного аустён та. PtkaMep зер/ а в nepexooHoft зоне при этсй температуре составп ет 45 баллов (по ГОСТу-5639-65), что cooiw ветствует минимально допустимой пластичности детали. Таким образом, предлагаемый способ обработки детали обеспечивает снижение хрупкости, повышение пластичности и иэносостойкости при работе в услови х абразивного изнашивани . Формула изобретени  Способ термической обработки деталей на высокохромистых сталей, включаюш й 1 3го пементадюо до васышенн  поверхвосга углеропом вию 2,3% и закалку, о т л и чаюши.йс  тем, что, с целью повышени  износостойкости и пластичносга, п менташто прсжоает при 970-1О2О С, затем детали нагревают в безсжислитеоьвов атмосфере со скоростью ЗОи1бО С/ч до 1ОЗО-1О80 С и осуществл ют выдержку при этсА температуре. Источники информации, пршг тые во внимание при экспертизе 1.Слобопииский Н. Н. и др. Heormepo живание выс жохромистх сталей с цепью повышени  их износостойкости в аС юзквнс среде. - Извести  высших ученых эаведеиий , металлурги , 1976, Afe 2, с. 123-126.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 184О94, кп. С 23 С 9/О6, 1963.