Способ изготовления кольцевых деталей

 

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЬLlEBbUC ДЕТАЛЕЙ, вкл{оча101ф1й нагрев заготовок до температуры аустенитизации , пластическую деформгщию в процессе охлаждения и окончательное охлаждение, отличающийс я тем, что, с целью повышения комплекса механических свойств деталей , пластическую деформгщию проводят в процессе охлаждения дй температуры бейнитного превращения, а окончательное охлаждение ведут на воздухе.. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что пластическую дёфорцию осуществляют закрытой радиальной раскаткой. .

СОКИ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

a% (11) ИИ> С В

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВЧ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3381094/22-02 (22) 11.01.82 (46) 07..05.83.. Бюл. 9 17. (72) Б.C. Кошелев, Г.Е. Коджаспиров, Ф.Г. Яйленко, Е.В. Степанов, Л..Е. Яковлев и В.В. Рыбин. (53) 621.785.97(088.8) (56) 1.. Авторское свидетельство СССР

В 214568, кл. С 21 D 8/00, 1965.

2. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. -М., "Металлургия", 1978, с. 358-359.

3. Верлявский В.Л. и др. Высокотемпературиая термомеханичеокая об.работки колец подшипников.-"Металловедение и термическая обработка металлов", 1975, Р 3, с. 58-59.

4. Авторское свидетельство СССР .

9 217422, кл. С 21 D 8/00, 1966. (54) (57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ ДЕТАЛЕИ; включающий нагрев заготовок до температуры аустенитизации, пластическую деформацию в процессе охлаждения и окончательное . охлаждение, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения. комплекса механических. свойств деталей, пластическую деформацию.проводят в процессе охлаждения до температуры бейнитного превращения, а окончательное охлаждение ведут на воздухе.

2. Способ по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что пластическую дефорцию осуществляют закрытой радиальной раскаткой.

1016378

Изобретение относится к изготовлению деталей и предназначено для изготовления и упрочнения кольцевых деталей иэ конструкционных сталей иэ заготовок в процессе закрытой раскатки. 5

Известен способ упрочнения стали, .включающий нагрев до температуры аустенитиэации, переохлаждение до температур промежуточного превращения аустенита и деформацию растяже-. 10 нием на 15-20% в начальной стадии распада аустенита с последующим

его завершением при температуре деформации без закалки 1).

Недостатками данного способа, ограничивающими его применение, являются малые величины деформации и необ-.. ходимость точного фиксирования начала и конца процесса с целью осуществления растяжения в начальной стадии распада.

Известен также способ упрочнения с деформацией во время перлитного превращения., согласно которому сталь после аустенитизации охлаждают до температур перлитного превра- 25 щения и деформируют изотермически во время этого превращения P 2).

Недостатком данного способа является необходимость задержки процесса при охлаждении. до температуры 30 перлитного превращения, что снижает производительность.

Кроме того, небольшие степени обжатия при формообразовании вслед ствие высокого сопротивления дефор- мации при температурах перлитного превращения снижают .технологические возможности способа. Необходимость проведения деформации при постоянной температуре требует при- 40 менения специального оборудования, поддерживающего эту температуру.

Известен также способ изготовления кольцевых заготовок, включающий нагрев заготовок до 830-840 С, 45 закрытую радиальную раскатку и немедленную закалку в содовом растsope на мартенсит с последующим отпуском при 180-200 С j 3).

Недостатком данного способа является узкий температурный интервал нагрева, требующий жесткого койтроля за его точностью.

Кроме того, для осуществления немедленной закалки детали ее производят вместе с обоймой сразу после

55 раскатки, затем закаленную деталь удаляют из обоймы. Это приводит к увеличению трудоемкости изготовления.

Кроме того, возникает необходи- . 60 мость проведения дополнительной термической операции отпуска) для получения требуемых механических свойств, что снижает производительность способа. 65

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления зубьев звездочек цепных передач, включающий нагрев вьпце температуры аустенитного превращения, пластическую деформацию накаткой и последующее охлаждение до температуры самоотпуска с последующим повторением цикла накатки 4 .

В известном способе нагрев производится до 1000-1200 С, когда может иметь место рост .аустенитного зерна, и процесс деформации заготовки происходит практически только в аустенитном состоянии при температурах выше порога рекристаллизации. При этом в очаге деформации имеют место процессы динамической (а в междеформационный период — статической) рекристаллизации, приводящие к разупрочнению. Последующее принудительное (спреерное) охлаждение фиксирует структуру мартенсита с исходной структурой рекристаллизованного аустенита, характеризующегося отсутствием дислокационных субграниц, обеспечивающих наряду с высокой прочностью высокое сопротивление хрупкому разрушению (трещиностойкость) .

Последующий самоотпуск приводит к формированию структуры сорбита отпуска, имеющей низкую плотность дислокаций и не имеющей дислокационных субграниц (" выметенных" при миграции границ или коалесценции субзерен в процессе рекристаллиэации, в реэуль:ате чего прочностные и пластические свойства, а также трещиностойкость, снижаются. Самоотпуск мартенсита приводит также к выделению цементитной фазы преимущественно по границам мартенситных кристаллов, что вызывает вследствие распада остаточного аустенита охрупчивание материала.

Целью изобретения является повышение комплекса механических свойств деталей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления деталей, включающему нагрев заготовок до температуры аустенитизации, пластическую деформацию в процессе охлаждения и окончательное охлаждение, пластическую деформацию проводят в процессе охлаждения до температуры бейнитного превращения, а окончательное охлаждение ведут на воздухе.

Пластическую деформацию осуществляют закрытой радиальной раскаткой.

Предлагаемое выполнение способа повышает механические свойства обрабатываемых деталей благодаря тому, что процесс деформации начинается при температурах более низких, чем в известном, что затрудняет про1016378

I риал — сталь 45, нагревают в индукторе до 1000 С и переносят в матрицу с внутренним диаметром 172 мм.

Далее осуществляют процесс радиальной раскатки. Начало деформации соответствует 900ОС, окончание—

550ОС. Суммарная степень обжатия составляет 45%. Раскатанную заготовку выпрессовывают из матрицы и охлаждают на воздухе.

10 .

Согласно известному способу нагрев заготовки осуществляли до . 1100 С, далее проводили раскатку с окончанием деформирования при 750 С.

Затем заготовку выпрессовывали из матрицы и подвергали принудительному охлаждению с помощью спрейера до температуры самоотпуска550 С.

Механические свойства (Вид обработки

Ча а„— „ кДж

6Т NrI Î re

Заготовка, раскатанная по известному способу

254

774 -12,4

512

Заготовка, раска:танная по.предлагаемому способу

891 18,6

635

7.25

В результате обработки по пред-. лагаемвму способу предел .текучести увеличился по сравнению с извест- 40 ным на 253, .времейное сопротивление — на 15% ° При этом одновремен:но возрасли пластичность(Д.возросло на 50%) и ударная вязкость (на 280%) . Такой комплекс прочностных 45 пластических свойств и ударной вязкасти позволяет существенно повысить конструктивную прочность деталей.

Сравнйтельиый айализ структуры проводили с помощью оптической и .просвечивающей электронной микроскопии. Структура стали после обработки по известному способу — сорбит отпуска с плотностью дислокаций 2 -10 ) см ° Характер дислокацион-: ной-структуры отвечает рекристаллизованному состоянию, наблюдаются вы-. деления цементитной фазы. После обработки по предлагаемому способуструктура стали состоит в основном

-из верхнего и нижнего бейнита Плот- 60 ность дислокаций л .5.10" см, при

ВНИИПИ Заказ 3323/28 Тираж 568 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. ужгород,ул.Проектная,4 текание процессов рекристаллизации, . и заканчивается в интервале температур бейнитного превращения, когда весь углерод связан в цементитную фазу — диспергированную и однородно распределенную по объему. В этом случае, если явление самоотпуска бейнита имеет место, то оно лишь увеличивает пластичность и трещиностойкость материала за счет снятия пиковых нап .яжений (явление возврата) . То есть получающаяся структура бейнита характеризуется высокой плотностью дислокаций (5 ° 10"о см 9), равномерно распределенных по объему зерен, наличием дислокационных субграниц разориентации и однородно распределенных по объему дисперсионных цементитных выделений.

Все это обеспечивает болЕе высокую прочность, пластичность и трещиностойкость материала.

Пример. Кольцевую заготовку ф 160х20 мм, высотой 50 мм, матеМеханические свойства кольцевых заготовок, полученных предлагаемым и известным способами, приведены в таблице. этом они распределены равномерно по объему зерен.

Кроме того, появилось большое количество границ разориентации и возросли плотность и степень однородности дисперсных цементитных выделений.

В результате структурных изме- нений увеличилась прочность сталй при одновременном увеличении пластич ности и вязкости.

Предлагаеьый способ изготовления кольцевых деталей*обеспечивает повышение прочностных, пластических свойств и сопротивление разрушению, что позволит снизить вес конструкций.

Кроме того, исключается необхо" димость использования специального принудительного охлаждения.

Экономический эффект от использования предлагаемого способа термомеханической обработки кольцевых деталей составит 51,6 т. руб. s год (при программе 156500 шт. в год).