UA56189C2 - Спосіб гартування сталей - Google Patents
Спосіб гартування сталей Download PDFInfo
- Publication number
- UA56189C2 UA56189C2 UA99042228A UA99042228A UA56189C2 UA 56189 C2 UA56189 C2 UA 56189C2 UA 99042228 A UA99042228 A UA 99042228A UA 99042228 A UA99042228 A UA 99042228A UA 56189 C2 UA56189 C2 UA 56189C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- hardening
- steels
- temperature
- tempering
- steel
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 59
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000035882 stress Effects 0.000 claims description 23
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 9
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 6
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 4
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 18
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 26
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 6
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 235000002198 Annona diversifolia Nutrition 0.000 description 1
- 241000282842 Lama glama Species 0.000 description 1
- 229910000954 Medium-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 210000004197 pelvis Anatomy 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- JRMUNVKIHCOMHV-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium bromide Chemical compound [Br-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC JRMUNVKIHCOMHV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
- C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
- C21D1/25—Hardening, combined with annealing between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius, i.e. heat refining ("Vergüten")
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
- C21D1/60—Aqueous agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/62—Quenching devices
- C21D1/667—Quenching devices for spray quenching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/008—Martensite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Винахід відноситься до металургії, а саме – до способу гартування сталей і може бути використаний у металургії, машинобудуванні, підшипниковій та інструментальній промисловості для гартування цементованих деталей, деталей з нагрівом СВЧ та звичайним пічним нагрівом. Спосіб включає нагрів виробу зі сталей, інтенсивне охолодження до моменту виникнення максимальних стискуючих напруг на поверхні виробу, ізотермічну витримку та відпуск. При реалізації способу гартування відбувається створення оптимальних інтенсивних умов охолодження, що подавляють саморегулюючий тепловий процес з одночасним вибором оптимальної глибини загартованого шару, в якому спостерігається надзміцнення матеріалу, а також суміщають температуру ізотермічної витримки з температурою відпуску сталі. Винахід забезпечує додаткове зміцнення сталей і досягнення максимальних стискуючих залишкових напруг на поверхні, за рахунок чого збільшується довговічність роботи загартованих виробів. Леговані та високолеговані сталі можуть бути замінені більш дешевими сталями без втрати високого рівня механічних властивостей, замість гартувальних масел використовують інтенсивні струмені або потоки води. Завдяки цьому покращується культура виробництва та екологічний стан навколишнього середовища, підвищується продуктивність праці.
Description
Опис винаходу
Винахід відноситься до інтенсивної технології термічної обробки сталевих виробів, зокрема, цементованих 2 виробів, виробів, нагрітих струмами високої частоти (СВУ) та різних виробів, що нагрівають в електричних та газових печах. Винахід зможе знайти застосування в металургійній промисловості, машинобудівній, для виготовлення підшипників та інструментів, а також в інших галузях. Застосування інтенсивних технологій термічної обробки в різних галузях техніки описано в роботі |11.
Відомий спосіб гартування сталей, в якому регулюється глибина загартованого поверхневого шару, що 70 збільшує довговічність роботи загартованих виробів (2). Для вищезгаданих сталей характерним є низька прогартовуваність, дрібне зерно з загальмованим ростом зерен аустеніту при високих температурах. Завдяки обмеженій загартованості на поверхні виробів виникають стисні залишкові напруги, а дрібне зерно забезпечує високу міцність матеріалу. Разом з тим зі збільшенням довговічності виробів виникає можливість заміни дорогих матеріалів більш дешевими матеріалами, замість пожежонебезпечних гартувальних масел застосовують 12 звичайну воду.
Гартування сталей, в яких регулюється глибина загартованого шару на поверхні, проводять в інтенсивному потоці води. Довговічність роботи виробів, виготовлених із сталей, в яких регулюється глибина загартованого шару на поверхні, збільшується в декілька разів (21) у порівнянні з гартуванням у мастилі.
Недоліком відомого способу гартування, в якому регулюється глибина загартованого шару на поверхні, є те, що кожна сталь забезпечує оптимальну глибину загартованого шару тільки для певних розмірів і форми деталей. Зі зміною форми і розмірів необхідно міняти марку сталі, щоб забезпечити високі стисні напруги на поверхні.
Відомо, що зі зміною розмірів деталей, оптимальна глибина також змінюється таким чином, що |71
А дет де: ся о | (8) ідет - означає одне й теж.
При більшій або меншій глибині загартованого шару стисні напруги зменшуються. При тонкому шарі в перехідній зоні можуть виникати високі розтяжні напруги, що приводять до утворення тріщин.
У відомому способі гартування немає критеріїв, що дозволяють вираховувати швидкість потоку води для Ф кожної конкретної деталі. Для всіх деталей вибирається висока швидкість потоку води, що не завжди доречно, та (ее) приводить до зайвих витрат енергії, а також ускладнює технологічний процес.
Високу довговічність роботи деталей із сталей, в яких регулюється глибина загартованого шару на поверхні, -- вважають перевагою цих сталей, хоча для будь-яких марок сталей можна отримати ефект надзміцнення (Се) матеріалу і створити високі залишкові стисні напруги на поверхні.
У відомому способі використовують переважно нагрів на СВУ і не має даних, що до пічного нагріву, у тому о числі цементованих деталей.
Технологічні режими не оптимізовані. У вказаному вище способі, рекомендовано використовувати тільки сталі, що мають обмежену загартованість, хоча є технологічні труднощі у виплавці сталей, в яких регулюється « й глибина загартованого шару на поверхні. -о
Відомий спосіб гартування сталі |З (Коу Р.Кегп. Іпіепзе Оцепспіпд - Неаї Тгеайпо, 1986, Мо. 9. - рр. с 19-23 (США)), в якому розглядається "зПпеїЇ пагдепіпд", що означає рівномірне гартування всієї поверхні на :з» незначну глибину до високої твердості на основі використовування інтенсивного охолодження струменями. В цьому способі приводяться приклади використання середньовуглецевої сталі 45. Основною перевагою цього способу є можливість збільшення довговічності роботи сталі при використанні звичайних вуглецевих сталей, без с 15 застосування сталей, в яких регулюється глибина загартованого шару на поверхні. Цей спосіб також має недоліки, що притаманні способу використання сталей, в яких регулюється глибина загартованого шару на
Ге) поверхні, а саме: не розглядаються умови, що оптимізують глибину загартованого поверхневого шару та не - дотримується співвідношення:
АВ, со 50 рр чет, с (тобто, коли змінюються розміри деталей, повинна відповідно змінюватись глибина загартованого шару). В цьому способі немає критеріїв, які дозволяють обчислити швидкість потоку гартувального середовища, що перешкоджає розвитку саморегульованого теплового процесу |З). Технологічний процес не оптимізований.
Інтенсивний спосіб гартування сталі розроблено також у Японії |4). Згідно з цим способом, леговані високовуглецеві сталі гартуються таким чином, що на поверхні виробу утворюється зміцнений загартований
ГФ) шар, глибина якого задається, а серцевина гартується за довільним ступенем міцності. Для заданих марок сталі, т експериментальним шляхом за цим способом встановлені межі для режиму гартування виробів, що дозволяють підвищити довговічність його роботи. Нижче наведено приклад, який ілюструє цей спосіб. Зразок із високовуглецевої легованої сталі, який має такий склад: 0,65-0,85 С; 0,23-0,32 5і; 04-09 Ми; 2 Мі; 0,5-1,5 60 Ст 0,1-0,2 Мо, нагрівається до температури 800-8507С і потім охолоджується струменями води під тиском 0,4-0,6МПа на протязі 0,2-0,всек. Потім зразок піддають ізотермічній витримці при температурі 150-2507С на протязі 10-5Охвилин |4). Недоліком способу, що наведений вище, є те, що у ньому розглядаються тільки високовуглецеві леговані сталі. Глибина загартованого шару не є оптимальною для різних розмірів виробів, В результаті цього не досягається надзміцнення сталей. Не розглянуті умови оптимізації швидкості циркуляції бо гартувального середовища.
Аналіз існуючих способів гартування сталей, які використовуються у різних країнах (у Росії, США, Японії та Україні), показує, що інтенсивне охолодження сталей з утворенням поверхневого загартованого шару певної глибини має більші переваги у порівнянні зі наскрізним гартуванням. Загальним недоліком усіх способів є те, що не відбувається зміни оптимальної глибини загартованого шару у випадках, коли змінюються розміри виробів та не оптимізована швидкість циркуляції гартувального середовища для перешкоди розвитку саморегульованого теплового процесу та досягнення надзміцнення матеріалу.
Відомий спосіб гартування Сталей |5), вибраний як прототип цього винаходу, до складу якого входить нагрів, інтенсивне охолодження до моменту виникнення максимальних стисних напруг на поверхні, ізотермічну /о Витримку та відпуск. Суть способу полягає в наступному: створюють інтенсивне охолодження в межах
О,в« Кп «1, де Кп - число Кондратьєва, до моменту досягнення максимальних стисних напруг на поверхні і далі проводять ізотермічну витримку при температурі початку мартенситних перетворень М, до повного розпаду переохолодженого аустеніту серцевини, а потім проводять відпуск.
Основний недолік цього способу полягає в тому, що тут розглядаються тільки високолеговані сталі. При /5 досягненні максимальних затискних напруг на поверхні інтенсивне охолодження припиняють, внаслідок чого не в повній мірі проявляє себе ефект надзміцнення матеріалів. Немає конкретного методу розрахунку оптимальної швидкості потоку гартувального середовища для забезпечення досягнення надзміцнення матеріалу.
В основу винаходу покладена задача удосконалення способу гартування сталей, в якому шляхом організації швидкості циркуляції гартувального середовища і оптимальної глибини загартованого шару забезпечується додаткове зміцнення сталей і максимальні залишкові стисні напруги на поверхні, за рахунок чого збільшується довговічність роботи загартованих виробів. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у способі гартування сталей, що складається з нагріву, інтенсивного охолодження до моменту виникнення максимальних зтискових напруг на поверхні, ізотермічної витримки та відпуску, згідно з винаходом, інтенсивне охолодження проводять шляхом організації циркуляції охолоджуючого середовища зі швидкістю, яку визначають сч ов Використовуючи нерівність, що забезпечує відсутність бульбашкового кипіння
Віз 2-8), о
Унед ши в-ва о
В ьЕ 30 . , 2, до отримання оптимальної глибини загартованого шару, що вираховують із співвідношення со пої од, я - р
Ві - число Біо (безрозмірна величина) ісе) зво ть ю
То - температура аустенізації;
Тк - температура кипіння гартувального середовища. 3,- надлишкова температура на початку саморегульованого теплового процесу (бульбашкового кипіння). нед -Т -Та, «
Те - температура гартувальної ванни. т с ав - оптимальна глибина загартованого шару, що забезпечує максимальні стисні напруги ч на поверхні. » р - характерні розміри виробу (діаметр, товщина пластини та інше),
К- радіус, х- теплопровідність сталі, о й - параметр, що характеризує теплофізичні властивості гартувальних середовищ, а ізотермічну витримку і
Ге» відпуск суміщають.
Новизна способу гартування, що пропонується, є в тому, що у виробі, що загартовується, для будь-яких - марок сталей - легованих та нелегованих, високовуглецевих та низьковуглецевих - досягається оптимальна о 20 глибина загартованого шару, при якій на поверхні виробів, що загартовуються, досягаються максимальні стисні напруги. При меншій чи більшій глибині загартованого шару величина стисних напруг зменшується. с Створенням умов для досягнення максимальних стисних напруг забезпечується досягнення більшого ефекту додаткового зміцнення (надзміцнення) матеріалу. В стиснутому поверхневому шарі у процесі гартування відбуваються мартенситні перетворення. Завдяки більшому питомому об'єму пластин мартенситу (в порівнянні з 22 вихідними фазами) відбувається пластична деформація аустеніту, що міститься між пластинами мартенситу.
Ф! Чим вищі стисні напруги в поверхневому шарі, що загартовується, та чим вища швидкість охолодження в області мартенситних перетворень, тим в більшій мірі деформується аустеніт, що міститься між пластинами мартенситу. де В цьому випадку пластини мартенситу ніби є "мікрокувалдами", за допомогою яких в умовах високого тиску досягається висока щільність дислокацій, які при дуже швидкому охолодженні "заморожуються" в матеріалі. 6о В таких умовах проявляється ефект низькотемпературної термомеханічної обробки, при якій загартований матеріал може мати більш високі механічні та пластичні властивості в порівнянні із звичайним гартуванням.
Тому оптимальна глибина загартованого шару необхідна не тільки для досягнення максимальних залишкових стисних напруг на поверхні виробів, але також для створення оптимальних умов, за яких найбільш повно виражений ефект додаткового зміцнення (надзміцнення) матеріалу. бо Додаткове зміцнення (надзміцнення) матеріалу та високі стисні напруги в загартованому поверхневому шарі виробу призводять до підвищення довговічності їх роботи.
Порівняльна таблиця переваг нового способу гартування сталей і прототипу 1 Інтенсивне охолодження високолегованих сталей Інтенсивне охолодження різних марок сталей з визначенням параметрів охолодження в межах 0,8-Ки«1, де Кп - число Кондратьєва. Ві» (вд - 84) ; що забезпечують відсутність саморегульованого теплового процесу.
ІТ - (( 8 ;Ж-
Жнед -щ
Економія енергетичних ресурсів і надзміцнення сталей, можливість проведення 70 технологічних розрахунків. 2| Припинення інтенсивного охолодження в момент Можливість заміни у відповідних конструкціях матеріалу виробів з дорогих створення оптимальної глибини загартованого високолегованих сталей на біль дешеві і низько леговані (або мало леговані) сталі, шару і досягнення максимальних стискних які теж можуть одержувати потрібний високий рівень механічних характеристик. В напруг на поверхні. більшій мірі справджується ефект надзміцнення, економія матеріалів та енергетичних ресурсів. 3| Ізотермічна витримка при температурі початку / При обробці високолегованих сталей після досягнення максимальних стисних напруг на мартенситних перетворень М, та наступний поверхні проводять відпуск, тобто ізотермічна витримка і відпуск співпадають. відпуск сталі. Економія енергетичних ресурсів та підвищення ефективності праці.
Запропонована технологія ілюструється прикладами.
Приклад 1.
Шкворні спеціального призначення діаметром 4О0мм із сталі 14ХГСН2МА-Ш (0,152; 1,2Сг; 1,95МІі; 1,0Мап; 0,635і; 0,35Мо) піддають нітроцементації при температурі 850"Сж-107С протягом 8 годин. Глибина нітроцементованого шару на еталонному зразку 0,8О0мм. Гартування проводять у мастилі М-20 при температурі 125"С, а потім, після обробки холодом, проводять відпуск при температурі 2507С протягом двох годин.
Застосування нового способу суттєво змінює технологію, зокрема: Ге
Час нітроцементації зменшується до 4 годин. Гартування проводять в інтенсивних струменях води при 187С, (5) глибина нітроцементації у цьому випадку л5-0,4мМмМ, тому , що за експериментальними даними виявилося оптимальним.
Для усунення саморегульованого теплового процесу, вибираємо умови інтенсивного охолодження з виразу:
Ві- (т5пес- 8), б» 82 в со 0 пері змітвоес- 831012. з0(твогс- УТ, -
Е еЕ З 0,02 І со
Рівняння справедливо при 9-23,57С;
Тут д-3; 80. 8502С-10020-7502С; В-0,02м; Х-20Вт/МК о
ВЗ нед -8296. т" 0. 2(75070-23,57 0) 180
Тодів;. ДТБ0еС- 23520) зв « осв й Ше ши - с Конвективний коефіцієнт тепловіддачі дорівнює
Вт 13,5.40---- 2» опее ЕК отв ВТ, пам МК
Для сприйєра, що описаний в роботі |1), розрахованих значень можна досягти, якщо надлишковий тиск у с сприйєрі більш 1 атмосфери. Максимальні і в той же час оптимальні напруги на поверхні досягаються, коли температура серцевини становить 400"7С.
Ме Тож процес інтенсивного охолодження необхідно у цей момент припинити. - Час охолодження від 8507С до 4007 становить - - - лав вап'с -18 4 1077.10 бо 20 х-|одвнпа-- - 2-5 21510, зчопс -18с |5,783.535.093
Ме) де 0-0,48; Е? лам
Колот т -- я т (З Ь6Ь, таз паз ан5ЗБс10,2 Кп-0,93
Ф! сек" о Оскільки у ТБАБ 4 ЛО. др, " 20.5783.0,02 Що 60 тому час охолодження становить: 400 м те|П480 тив - (Я Р З Р « СюрАасеК
І | ВВ -5,35. 0,53
Звідси очевидно, що виріб повинен охолоджуватися у межах 17-18секунд. Після припинення інтенсивного 65 охолодження і вирівнювання температури по перерізу, проводять відпуск при температурі 25073 протягом 1 години.
В результаті застосування нової технології скоротився час нітроцементації у два рази. Відпадає необхідність обробки виробів холодом. Скорочується у два рази час відпуску.
Відпадає необхідність застосування мастила МО-20, як гартувального середовища, зростає продуктивність праці.
Приклад 2.
Півосі автомобіля КрАЗ, діаметром 62мм із сталі 40ОХН2МА загартували у потоці води на оптимальну глибину, яка задовільняє співвідношенню а дот5 р з одночасним зміцненням серцевини. Для цього півосі прогрівають наскрізь на спеціальному обладнанні СВЧ до температури 8707С і охолоджують спочатку на повітрі нижче Ас, а потім поверхневий шар знову нагрівають до глибини 4,65мм., що задовільняє співвідношенню 4,б5мм/62мм «0,075, після чого піввісь охолоджують у потоці води. Швидкість потоку води у камері вираховують із умови:
Ні - 2Іво в)
Унед ши ве у 1 2во г нер
Для води при температурі 207С маємо:
В-2,95;90- То-Тк-87070-10070-7707С; Х-22Вт/мМК; К-0,031м; То-206. иставля значення ду пних даних в приведені вище формули знаходимо: «щит - 18 8 - М182СВі- Павсуявє 14,7. сч
Щоб забезпечити Біо рівним 14,7, необхідно, щоб конвективний коефіцієнт тепловіддачі дорівнював
Вт о 14,7.22--- см 2-2 МК 210432 ВТ. сом 0,03 м МК
Згідно з табличними даними роботи |1)|), це може бути досягнуто при швидкості потоку 2,5м/сек при зазорі б зр Кільцевого каналу 0,02м.
Як відомо, конвективний коефіцієнт тепловіддачі при турбулентній течії в кільцевому каналі визначають за со формулою - р па
Ми ооз| ге реа ртшя, (се; 1
В результаті застосування нової технології мастило замінили водою. Зростає на порядок довговічність ю роботи півосей при циклічних навантаженнях. Зростає у декілька разів продуктивність праці.
Приклад 3.
Відомо, що осі діаметром ЗОмм із сталі 45 мають оптимальну глибину загартованого шару, що задовільняє « дю співвідношення: - с гу -дт5,теАВ- 225ММ У цьому випадку осі нагрівають наскрізь на установці СВЧ до температури 8707С та :з» охолоджують зі швидкістю потоку води бм/сек, що задовільняє співвідношенню: ві- гів -8ч) тес - В
Унед шле ВО шле І о дян - тов",
Ге»! 2,55 ПМ - Звідки 9594-2776.
Підставляючи знайдене значення у попередню формулу, знаходимо: шкі ві. Дт с-отес) 339 (Че) пес тес І
Для усунення саморегульованого теплового процесу та досягнення ефекту надзміцнення матеріалу, необхідно забезпечити конвективний коефіцієнт тепловіддачі 139.22 не щ
ГФ) бесопи - твоя - 203659 пак о Ця умова, згідно з табличними даними роботи |1), може бути виконана, якщо швидкість потоку води у кільцевому каналі дорівнює бм/сек. Внаслідок застосування нової технології сталь 4ДОХН2МА замінили простою 60 вуглецевою сталлю 45. При цьому довговічність роботи осей, у порівнянні з гартуванням у мастилі, при циклічних навантаженнях зростає на порядок. Покращуються екологічні умови. Збільшується продуктивність праці.
Приклад 4.
Штамп, що має форму кінцевого циліндра (діаметр 10Омм, висота - 120мм) із сталі ШХА нагрівають до 8607С і бо охолоджують у потоці води при температурі 15"С. Умови охолодження вираховують за формулою:
віх бо) то
Унед ши
Звідки 75.20 Вт се 8 АМК зоро ВИ, пе м мок
Це може бути, коли швидкість води у каналі рівна О,5м/сек, при зазорі О,Обм.
Центральні точки штампу охолоджують при температурі 2807 і при досягненні цієї температури припиняють інтенсивне охолодження та проводять відпуск штампу протягом 2 годин. Оптимальна глибина загартованого 70 шару після охолодження АВ дов
В Я
Довговічність роботи штампу із сталі ШХА, у порівнянні із штампами із сталі ШХ15 збільшилась у 2,5 рази.
Приклад 5.
Пробивний пуансон діаметром ЗОмм із сталі РОМ5 нагрівають в соляній ванні до температури 11807 і 72 охолоджують в потоці води при 202С. Швидкість потоку води вибирають із умови: с З в «ур за ще
З до15 або Ві»20. Звідки 20.20 пл Вт
Фбоопу - вом 2000 мк
Згідно з (1) це можливо при швидкості потока води м/сек.
В цих умовах пуансон охолоджується протягом 12сек до моменту досягнення максимальних стисних напруг с на поверхні, що вираховується за формулою: 5) «-Гвяв китів сао 380 снізсек, 450 -20 |пдв.58 10 де Кп-0,86, а-5,6х10бм2/с; К-3,9х10 м.
Після цього проводять стандартний трьохразовий відпуск. Причому на першій ступені ізотермічна витримка Ф та відпуск суміщаються. Після потрійного відпуску маємо : (ее)
В - дв ро --
При цьому довговічність роботи пуансонів зростає у три рази. (Се)
Таким чином, застосування запропонованого способу гартування сталей дозволяє:
Зо 1. Досягати ефекту надзміцнення матеріалів і високих стисних напруг на поверхні при використанні що довільної марки сталі. 2. Високолеговані сталі можна замінити простими вуглецевими сталями, що забезпечують оптимальну глибину поверхневого загартованого шару, в якому у більшій мірі проявляє себе ефект надзміцнення матеріалів, « за рахунок чого збільшується довговічність роботи загартованих виробів. З7З 70 3. Дорогі та пожежнонебезпечні мастила можна замінити водою та водними розчинами. с 4. Підвищується продуктивність праці. "з 5. Покращується екологічний стан навколишнього середовища.
Використана література 1. Кобаско Н.Й. Закалка стали в жидких средах под давлением, Киев: Наукова думка, 1980. -206с. 75 2. ЗПереїуаком»гкії, К.2., Велтепом, Б.М., Мем Іпдисіоп Нагдепіпд Тесппоіоду. "Адмапсей Маїегіаів 85
Мн Ргосезвев", Осіорег 1998, рр. 225-227. (є) З. Коу Р. Кет, "Іпіепзе Оцепспіпд", Неаї Тгеайіпо, Мо. 9. рр. 19-23, 1986. -з 4. Майо ТаКезнпі, Меїфой ої Зіее! Оцепспіпо, Арріїсайоп 61-48514 (дарап), Айцдиві 16, 1984, Раїепі Мо. 59-170039. (ее) 50 5. Кобаско М. І Спосіб гартування деталей, виготовлених із високолегованих марок сталей. Патент України:
ОА 4448, Бюл. Мо 6-1, 1994 р. шо 6. Кобаско Н.И., Морганюк В.С. Исследование теплового и напряженно-деформированного состояния при термической обработке изделий знергомашиностроения, Киев: Знание, 1983.-16с. 7. Кобаско Н.И., О возможности регулирования остаточньїх напряжений с помощью измерения охлаждающих 959 свойств закалочньх сред. В кн. "Методь! повьішения конструктивной прочности металлических материалов,
ГФ) Москва: Знание РСФСР, 1988.-с.79-84. з 8. КоразКко, М.І., Іпіепвіме З(ееІі Оцепспіпд Меїййпосіз.- іп а Напароок "Тпеогу апа Тесппоіоду ої Оцепспіпд",
І івсіс, Н.М.Тепзі, МУ. щу (Евдв), Вепіїп, Зргіпдег-Мегіад, 1992.- рр. 367-389. 9. Кобаско Н.И. Саморегулирующийся тепловой процесс при закаливаний изделий. -Промьшленная 60 теплотехника, 1998. Т.20,Мо5. -С. 10-14.
Claims (1)
- Формула винаходу бо Спосіб гартування сталей, що містить нагрів, інтенсивне охолодження до моменту виникнення максимальних стискуючих напруг на поверхні, ізотермічну витримку та відпуск, який відрізняється тим, що інтенсивне охолодження проводять шляхом організації циркуляції охолоджуючого середовища зі швидкістю, яку визначають використовуючи нерівність, що забезпечує відсутність бульбашкового кипіння: В во - я) Фред я 5 до отримання оптимальної глибини загартованого шару, що розраховують із співвідношення Ав пк ---х0, т 5 де: В; - число Біо (безрозмірна величина), в, Ть - температура аустенізації, Тк - температура кипіння гартувального середовища, «4 0 - надлишкова температура на початку саморегулюючого теплового процесу (бульбашкового кипіння), ат Те - температура гартувальної ванни, ле - оптимальна глибина загартованого шару, що забезпечує максимальні стискуючі напруги на поверхні, р - характерні розміри виробу (діаметр, товщина пластини та інше), а ізотермічну витримку і відпуск суміщають. Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних сч мікросхем", 2003, М 5, 15.05.2003. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. (о) (о) (ее) «- (Се) І в) -с . и? 1 (о) - (ее) 3е) іме) 60 б5
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA99042228A UA56189C2 (uk) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | Спосіб гартування сталей |
US09/551,082 US6364974B1 (en) | 1999-04-20 | 2000-04-18 | Quenching apparatus and method for hardening steel parts |
PCT/US2000/010511 WO2000063448A1 (en) | 1999-04-20 | 2000-04-19 | Quenching apparatus and method for hardening steel parts |
AU43627/00A AU4362700A (en) | 1999-04-20 | 2000-04-19 | Quenching apparatus and method for hardening steel parts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA99042228A UA56189C2 (uk) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | Спосіб гартування сталей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA56189C2 true UA56189C2 (uk) | 2003-05-15 |
Family
ID=21689356
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UA99042228A UA56189C2 (uk) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | Спосіб гартування сталей |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6364974B1 (uk) |
AU (1) | AU4362700A (uk) |
UA (1) | UA56189C2 (uk) |
WO (1) | WO2000063448A1 (uk) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7249638B2 (en) * | 2005-01-07 | 2007-07-31 | Black & Decker Inc. | Impact wrench anvil and method of forming an impact wrench anvil |
US20070125463A1 (en) * | 2005-12-01 | 2007-06-07 | Io Technologies, Inc. | Fluidized bed cryogenic apparatus and continuous cooling method for quenching of steel parts |
EP1865080A1 (de) * | 2006-06-06 | 2007-12-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Einbringen von Druckeigenspannungen in eine Welle, insbesondere in Wellenkerben |
US7458646B2 (en) * | 2006-10-06 | 2008-12-02 | Kennametal Inc. | Rotatable cutting tool and cutting tool body |
CN1962893B (zh) * | 2006-12-07 | 2010-05-12 | 上海交通大学 | 淬火件悬挂方式喷液淬火、浸液淬火和空冷组合控制淬火冷却方法 |
US8968495B2 (en) * | 2007-03-23 | 2015-03-03 | Dayton Progress Corporation | Methods of thermo-mechanically processing tool steel and tools made from thermo-mechanically processed tool steels |
US9132567B2 (en) | 2007-03-23 | 2015-09-15 | Dayton Progress Corporation | Tools with a thermo-mechanically modified working region and methods of forming such tools |
CN101169984B (zh) * | 2007-11-29 | 2011-01-26 | 贵州航天新力铸锻有限责任公司 | 百万千瓦级核电压力容器安全端制造工艺 |
RU2450060C1 (ru) * | 2010-12-31 | 2012-05-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-Производственная Компания Технология машиностроения и Объемно-поверхностная закалка" (ЗАО "НПК Техмаш и ОПЗ") | Способ термической обработки деталей из конструкционной стали пониженной и регламентированной прокаливаемости |
CN104195759A (zh) * | 2014-09-17 | 2014-12-10 | 平湖市当湖街道飞天人机械图文设计服务部 | 一种工业缝纫机转轴连接件及其热处理工艺 |
CN104264388A (zh) * | 2014-09-17 | 2015-01-07 | 平湖市当湖街道飞天人机械图文设计服务部 | 一种工业缝纫机转轴连接套及其热处理工艺 |
CN104195760A (zh) * | 2014-09-17 | 2014-12-10 | 平湖市当湖街道飞天人机械图文设计服务部 | 一种工业缝纫机转轴固定套及其热处理工艺 |
EP3749791B1 (en) | 2018-02-06 | 2023-06-07 | Integrated Heat Treating Solutions, LLC | High pressure instantaneously uniform quench to control part properties |
WO2020203226A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 焼き入れ方法 |
US20230374619A1 (en) * | 2019-11-12 | 2023-11-23 | Ajax Tocco Magnethermic Corporation | Continuous intensive quenching apparatus |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3340109A (en) | 1965-01-18 | 1967-09-05 | Multifastener Company | Heat treating quenching method and apparatus |
US3888471A (en) | 1971-01-12 | 1975-06-10 | Waldes Kohinoor Inc | Apparatus for thermally transforming metal parts |
SU553939A3 (ru) * | 1971-12-06 | 1977-04-05 | Кавасаки Юкогио Кабусики Кайся (Фирма) | Устройство дл охлаждени изделий |
US5366568A (en) | 1993-10-13 | 1994-11-22 | Bruce Douglas G | Method of producing primarily tempered martensite steel |
-
1999
- 1999-04-20 UA UA99042228A patent/UA56189C2/uk unknown
-
2000
- 2000-04-18 US US09/551,082 patent/US6364974B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-19 AU AU43627/00A patent/AU4362700A/en not_active Abandoned
- 2000-04-19 WO PCT/US2000/010511 patent/WO2000063448A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6364974B1 (en) | 2002-04-02 |
AU4362700A (en) | 2000-11-02 |
WO2000063448A1 (en) | 2000-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
UA56189C2 (uk) | Спосіб гартування сталей | |
CN101868558B (zh) | 由轴承钢形成的轧制元件或者环 | |
CN106702119B (zh) | 一种无全脱碳的弹簧钢棒材生产方法 | |
CN100572567C (zh) | 用来热处理由通透淬硬性的耐高温钢构成的构件的方法和由通透淬硬性的耐高温钢构成的构件 | |
CN100453661C (zh) | 轴承部件、其热处理方法、热处理设备和滚动轴承 | |
CN104946994B (zh) | 一种纳米化低合金耐热高强钢模具的制备方法 | |
CN103237913A (zh) | 滚动轴承及其制造方法 | |
CN102676780A (zh) | 一种合金钢管的调质工艺 | |
US8808470B2 (en) | High-carbon chromium bearing steel and production method of the same | |
CN103993233A (zh) | 一种新型高寿命压铸模具钢及制造铝镁压铸模的工艺方法 | |
Krylova et al. | Special aspects of thermal treatment of steel for hot forming dies production | |
Rudskoi et al. | THERMOMECHANICAL PROCESSING OF STEELS AND ALLOYS PHYSICAL FOUNDATIONS, RESOURCE SAVING TECHNIQUE AND MODELLING. | |
US6902631B2 (en) | Air-hardening, low to medium carbon steel for improved heat treatment | |
SENATORSKI et al. | Wear resistance characteristics of thermo-chemically treated structural steels | |
CZ305587B6 (cs) | Způsob tepelného zpracování ložiskové oceli | |
Dossett | Introduction to cast iron heat treatment | |
Mesquita et al. | Heat treating of hot-work tool steels | |
Zaitsev et al. | Advancement of the properties of structural steels by creating an optimum form of existence of impurities and nonmetallic inclusions | |
Hauserova et al. | Pearlitic Lamellae Spheroidisation During Austenitization and Subsequent Temperature Hold | |
Panfil et al. | The influence of laser re-melting on micro-structure and hardness of gas-nitrided steel | |
Wu et al. | New products and techniques of mould steels | |
Mesquita et al. | Introduction to Heat Treating of Tool Steels | |
JP2017106077A (ja) | 転動疲労寿命に優れた機械部品用鋼の製造方法 | |
JP2006045629A (ja) | 転がり軸受の軌道輪の製造方法 | |
KRBAŤA et al. | DILATOMETRIC ANALYSIS TOOL STEEL X153CRMOV12 |