Способ термической обработки изделий

 

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно из конструкционных сталей, включающий закалку, отпуск под всесторонним гидростатическим давлением, отличающийся тем, что, с целью повышения ударной вязкости за счет устранения отпускной хрупкости, отпуск проводят под всесторонним гидростатическим давлением 15-20 кбар.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

gyes С 21 D 1/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГЬСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3338786/22-02 (22) 08.09.81 (46) 30.09 83. Бюл.. М 36 . (72) Д. П. Шашков, Г. А. Иоффе и А. М. Адаскин (71) Московский ордена Трудового Крас ного Знамени автомобильно-цорожный институт (53) 621,785.796 (088.8) (56) 1. Гуляев А. П. Металловецение.

М,,"Металлургия", 1966, с. 276-281.

2. Авторское свицетельство СССР

% 411139, кл. С 21 D 1/18, 1971.

„„SU„„1044642 A (54) (57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ .ОБ

РАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно из конструкционных сталей, включающий закалку, отпуск поц всесторонним гицро статическим давлением, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения уцарной вязкости за счет устранения . отпускной хрупкости, отпуск провоцят под всесторонним гицростатическим цавлением 15-20 кбар.

1044642

Изобретение относится к термической: обработке иэделий иэ конструкционных сталей и может найти применение в ма шиностроительной промышленности как заключительная операция в термической обработке иэделий, работающих с высокими ударными нагрузками и изготавливаемых из любых конструкционных сталей, склонных к отпускной .хрупкости.

Известен способ термической обработ- tp ки иэделий из конструкционных сталей, заключающийся в ускоренном охлажцении. (в воде для крупных иэделий, s маследля мелких) после высокого отпуска 550650 С (1 j.

Оцнако поцавить отпускную хрупкость в сердцевине крупных иэцелий не удается цаже при охлаждении в воде. Кроме того, в иэделиях сложной конфигурации при охлажцении возникают большие внутренние 2р . напряжения, что часто привоцит к Мороблению иэцелий, повоцке и даже образованию трещин. При нагреве иэделий в процессе работы цо 500-650 С в них вновь происходит охрупчивание. 25

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки изцелий, включающий нагрев, выдержку и охлаждение при отпуске зака-3р ленных иэделий Boll всесторонним цавлением рабочей жидкости, причем нагрев при отпуске осуществляют рабочей жицко-стью, а давление создают расширением рабочей жидкости при ее .нагреве в герметизйрованной камере постоянного обьема Г2) ..

Недостатком известнОго сВосо6а являетсяя тор чтО пОвыша я ФизикО механ и ческие свойства, главным образом твер. дость, он не устраняет отпускную хрупкость стали, так как заметное подавление отпускной хрупкости начинает проявляться лишь при давлениях около 15 кбар, т.е. при таких давлениях, которые по из- 4 вестному способу достигнуть невозможно.

Цель изобретения - повышение ударной вязкости за счет устранения отпускной хрупкости.

Поставленная цель постигается тем, что согласно способу термической обработки изделий, преимущественно иэ конструкционных сталей, включающему закалку, отпуск Boll всесторонним гицроста-55 тическим давлением, отпуск проводят поц всесторонним гидростатическим давлением 15-20 кбар.

Проводить отпуск поц давлением ° ниже 15 кбар нецелесообразно, так как при такОм цавлении значения ударной вязкости недостаточно высоки, а при отпуске поц давлением выше 20 кбар вязкость стали понижается за счет развития процесса наклепа.

Способ осуществляют слецующим образом.

Закаленное иэделие помешают в камеру-бомбу, нагнетают рабочую жидкость до цавления 15-20 кбар. (B выпускаемых промышленностью гиц роста тах достигает . ся цавление цо 24 кбар.). Затем производят нагрев цо температуры отпуска (для среднего 300-400 С, цля высокого

550-650 С) и дают необходимую выцержку под давлением 15-21 кбар, опрецеляемую размерами цетали. После этого производят охлажцение и снятие цавления.

Под действием высокого цавления происхоцит цробление блочной структуры в стали, при эгом образуются субграницы, свободные от вредных примесей, особенно фосфора, ответственных за хрупкость стали. В результате между границе ми зерен и образовавшимися субграницами происходит перераспрецеление. врецных примесей. При постоянном общем содержании этих примесей в стали концентрация их по границам зерен бывшего аустенита после перераспределения уменьшается, так как эти примеси сегрегируют не только к границам зерен, но и к образовавшимся субграницам, что вызывает уменьшение отпускной. хрупкости при срецнем и высоком отпуске, т.е. применение предлагаемого способа приводит к появлению нового положительного эффекта.

П р и M e р . Образцы цля испытаний на удар из конструкционных сталей 40, 40Х, 40ХГ и 40ХН подвергают обработке согласно известному способу и прецлагаемому. Образцы иэ указанных сталей после закалки от 820-880 С поцо вергают среднему и высокому отпуску согласно известному способу, т.е. ðàбочую камеру высокого давления с закаленными образцами заполняют рабочей жицкостью. Затем- помешают ее в печь электросопротивления и проиэвоцят нагрев о при среднем отпуске цо 350 С, а при вщсоком цо 550 С, Всестороннее давление о в камере создается за счет расширения рабочей жидкости и составляет соотве1ственно 2,9 и 4,2 кбар.

3,: 1044642 4

При обработке образцов согласно йэ » разом. Образцы помешают в камеруввстному способу цавление в камере соз- бомбу высокого цавления и отпускают о цают за счет расширения рабочей жидко- при 350. и 550 С поц давлением 13,5; сти при нагреве и определяют соответ- 15; 17,5; 20 и 22 кбар, при этом рабоственно температурой отпуска, в связи с g чую жидкость нагнетают в камеру мульчем величину давления нельзя изменять, типликаторами высокого цавления. в результате чего значения уцарной вяэ кости после обработки согласно известно- В табл. 1 приведена уцарная вязкость му способу не повышаются. (© -) конструкционных сталей после эа»

Н о

Обработку образцов согласно прецлага-1О калки и среднего отпуска при 350 С. под емому способу производят слецуюшим об- высоким всесторонним давлением.

Таблица 1

5,0

3,4

6,2

3,8

5,5

1,2

860

6,0

3,0

3,3

4,5

5,3

1,0

40Х 880 40ХГ 850

40ХН 820

3,0

6,0

3,2

4,5

5,4

0,9

2,8

6,5

5,8

3,0

I

В табл. 2 привецена уцарная вяэ- закалки и высокого отпуска при 550 C кость („) конструкционных сталей прслвзо поц высоким всесторонним давлением.

Таблица 2

40Х 880

40ХГ 850

40XH 820

4,4

2,3

4,2

6,0

7,2

8,5

6,5

1,9

3,0

5,0

8,0

3,8

8,0

4,5

2,0

7,0

9,0

5,2

После тврмообработки конструкционных сталей согласно прецлагаемому спс собу по сравнению с известным способом ударная вязкость возрастает в 3-7 раэ. 50

Испытания на растяжение провоцят на образцах после среднего и высокого отпуска поц цавлением 20 кбар, т.е. по оптимальному режИму, когца наблюдается наибольшее повышение ударной вяэ 55 кости (табл. 1 и 2). Полученные резуль- таты сравнивают с базовым способом термообработки конструкционных сталей, широко применяемым в промышленности, когда отпуск провоцят в обычных атмосферных условиях.

Сравнивают результаты испытаний механических свойств сталей после обработки по цвум режимам: при высоком отпуске без давления, но с послецуюшим ускоренным охлажцением, например в воцв, цля поцавления отпускной хрупкости (этот способ широко применяется в промышленности цля изделий, работаюших с повышенными ударными нагрузками) и

1044642

40 . 40Х 100

40ХГ 110

40ХН 105

87

156

155

147

158

171

170

6,2

6,0

6,0

6,5

6,0

7,0 )

Сталь 40 при высоком отпуске не склони Из данных табл. 3 вицно, что после срецнего отпуска под давлением 20 кбар., уровень уцарной вязкости тот же, что и .после вьсокого отпуска с последуюшим ускоренным охлажцением в воце, но зато уровень прочностных свойств после сред него отпуска на 60-70% выше, чем пос ле высокого. .

Наложение высокого давления при. отпуске приводит к резкому повьшвнию ударной вязкости, причем при цавлении 15 кбар ударная вязкость достигает

30 уровня, получаемого в промышленности ускоренным охлаждением в. воде. При давлениях 17,5 и 20.кбар уровень ударной вязкости значительно выше, чем при охлажцении в воде. от температуры отпуска. Поэтому рекомендуемое цавле- . З5 ние при отпуске по величине составляет.

15 20 кбар. Кроме того, все прочностные свойства сталей при отпуске поц давле кием заметно возрастают, а температур .ный порог хладноломкости при этом резко 0 понижается.

В табл. 4 показано влияние высо» кого давления на порог хлацноломкости сталей после закалки и высокого отпус

«а при 550 С.

Таблица 4

Устранение хрупкости при среднем отпуске под давлением позволяет более широко применять в промышленности дешевые углеродистые стали .со средним отпуском под давлением вместо легированных сталей с высоким отпуском, при этом уровень прочностных свойств в углеродистых сталях значительно выше, чем в лигерованных беэ снижения ударной вязкости, что также дает значительную экономию металла в промышченности.

50 р -100 «140

0 -60 100

-20 -100 -130

40Х

40ХГ

4ОХН

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 при среднем отпуске поц давлением

20 кбар.

ВНИИПИ Заказ 7464/21

В табл. 3 привецены механические свойства конструкционных сталей, Таблица 3 а к отпускной хрупкости.

Использование предлагаемого способа термической обработки изделий иэ конструкционных сталей по сравнению с базовым спос"обом позволяет впервые рекомендовать срецний отпуск поц высоким давлением вместо высокого отпуска для конструкционных улучшаемых сталей, так как при срецнем отпуске поц давлением ударная вязкость находится примерно на том же уровне, что и после улучшения (закалка + высокий отпуск), широко применяемого в промышленности, но зато после среднего отпуска под дав-, лением прочностные свойства, особенно предел текучести, на 60-70% выше, что дает большую экономию металла в народ ном хозяйстве без снижения эксплуатационных характе ристик.

В изделиях, обработанных согласно предлагаемому способу, порог хлацноломкости находится при более низких температурах, что расширяет циапазон рабочих температур изделия при обеспечении высокой надежности и долговечности. Тираж 668 Подписное