Способ упрочнения стальных изделий

 

1. СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАПЬ- НЫХ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно длинномерных тел вращения, включающий термическую обработку и пластическую деформацию в процессе термической обработки, отличающийся тем, что, с целью повьппения конструктивной прочности, пластическую деформацию осуществляют с углом поворота образующей на 5-45 на 1 см длины относительно исходного положения. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что пластическую деформацию кручением ведут при температуре отпуска. 3.Способ по п.1,0 тли ч ающ и и с я тем, что пластическую деформацию кручением осуществляют при температуре отжига.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК,.SU(ii) А 1д1 С 21 П 8/QQ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ деформацию в процессе термической обработки, отличающийся тем, что, с целью повьпнения конструктивной прочности, пластическую деформацию осуществляют с углом поворота образующей на 5-45 на 1 см длины относительно исходного положения.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что пластическую деформацию кручением ведут при температуре отпуска.

3. Способ по п,1, о т л и ч а ю— шийся тем, что пластическую деформацию кручением осуществляют при температуре отжига. р n(Я

h / С

8.ммг Q$

80 Ю 90

gee паФорр,щд

4 иг. f (21) 3497565/22-02 (22) 01. 10. 82 (46) 23.08.84, Бюл. Р 31 (72) Л.А.Гуськов, В.И.Шуликов, С.Т.Басюк, И.Л.Кац и А.Н.Чижов (53) 621.785.79(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 406916, кл. С 21 D 8/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

М 836149, кл. С 21 D 8/00, 1979. (54)(57) 1. СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЪ|Х ИЗДЕЛИЙ, преимущественно длинномерных тел вращения, включающий термическую обработку и пластическую

Ь

1 к их

Ъ

Н0

Ю

Ъ й7 Ф

g Ъ ф

%)

Ъ

В

ЮР с, 9сп

1 3 09449

Изобретение относится к способам упрочнения стальных изделий, работающих и условиях внутреннего данления и (или) растяжения с изгибом, преимущественно профилей, имеющих оси вращения.

Известен способ обработки изделий, включающий термомеханическую обработку (ТИО) с использованием деформации кручением и последующую холодную деформацию кручением 5 1.3.

Недостатком этого способа является невысокая конструктивная прочность изделий, работающих в условиях внутреннего давления и (или) растяже- >5 ния с изгибом,поскольку упрочнение на стадии холодной деформации кручением связано с существенным снижением запаса пластичности металла„ что ведет к повышению склонности из- K делий к хрупкому разрушению в процессе их эксплуатации. Изделия, обработанные этим способом, разупрочняются при повышении температуры эксплуатации вследствие. низкой стой- 2 кости металла, упрочненного холодным деформированием, к релаксации упрочняющих напряжений при нагреве.

Достичь повышения конструктивной прочности изделий путем увеличения деформации кручением в процессе ТИО при уменьшении холодной деформации не удается, так как следующие за горячим кручением при TNO закалка и отпуск (или отжиг) в значительной мере сни35 жают эффект упрочнения металла.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ термомеханической обработки сталей и сплавов, включающий полный цикл термической обработки и последующую пласти-. ческую деформацию при температуре, не превышающей температуру начала рекристаллизации, причем пластическое

45 деформирование проводят в поле центробежных сил вращения заготовок нок руг своей оси до получения остаточной деформации 2-5X ° Способ направ" лен на повышение предела текучести.

Для создания напряжений н объеме детали, обеспечивающих ее пластическую деформацию, деталь вращают как колесо вокруг оси симметрии с частотой вращения (числом оборотов),обеспечивающей появление от центробеж5S ных сил требуемых растягивающих напряжений. Этот способ применим для термомеханического упрочнения эаготонок большого диаметра, когда при реально осуществляемых оборотах возможно создать растягиваюшие напряже-, ния, обеспечивающие остаточную деформацию эа.готонки по диаметру 2 .

Однако из-за малой величины остаточной деформации степень упрочнения металла невелика, а дальнейшее повышение конструктивной прочности ограничено вследствие резкого снижения пластичности и вязкости металла, обусловленного нагартонкой.

Целью изобретения является повышение конструктивной прочности.

Поставленная цель достигается тем, что при способе упрочнения стальных изделий, преимущественно длинномерных тел нращения, включающем термическую обработку и пластическую деформацию в процессе термической обработки, пластическую деформацию осуществляют кручением с углом поворота образующей на 5-45 íà t см длины относительно-исходного положения.

При этом пластическую деформацию кручением ведут при температуре отпуска.

Пластическую деформацию кручением можно осуществлять при температуре отжига.

Пластическая деформация в предложенном способс осуществляется кручением одновременно с заключительной стадией термической обработки.

Пластическая деформация кручением с углом поворота образующей меньше 5 на 1 см длины относительно исходного положения нецелесообразна, так как изменение свойств находится в пределах ошибки измерения. Увеличение угла поворота более 45 приводит к падению пластических характеристик материалов.

На фиг. 1 представлена зависимость прочности и пластичности стали ЗОХГСА от угла поворота при кручении н результате обработки по предложенному способу на фиг. 2 — ана" логичная зависимость для стали 20.

Пример Проводят обработку образцов из стали ЗОХГСА и стали

20 по предложенному и известному способам.

Известный способ с достаточной степенью корректности может моделироваться растяжением центробежными силами вращающегося тонкостенного кольца или линейным растяжением плос3 1109449 кого образца с соблюдением всех ос-: тальных параметров способа.

Для реализации известного способа из листа стали ЗОХГСА вырезают плоские заготовки, которые нагревают в электрической печи до 900 С с выдержкой в течение 0,5 ч, затем закаливают в масле и отпускают при 500 С в течение 0,5 ч. Из термически обработанных заготовок готовят плоские 10 образцы, которые растягивают с остаточной деформацией 2 и 5Х. Иэ рабочей (растянутой) части образцов вырезают образцы для контрольных механических испытаний. 15

Кроме того, для сравнительной оценки известного и предложенного

Предел прочности Зg, <<

Относительное удлинение б,Х

Вид и степень деформации

Способ

Предел текучести а, K r c / ìì 2

114,2

7,5

106,8

Без деформации

Известный

Растяжение при температуре отпуска

Е0

109

122

4,4

122,7

106,8

126,2

114,2,Е = 5Х

Без деформации

7,5

Предлагаемый

Кручение на угол, град

7,5

106,9

108,3

114,8

125, 2

7,1

126

112

Угол поворота при кручении меньше

5 влияния на уровень свойств не оказывает. Пластическая деформация кручением с углом поворота образующей

Ъ больше 45 прочностные свойства не увеличивает, а величину относительного удлинения снижает.

Предложенный способ позволяет по сравнению с известным при достижении тех же значений предела прочности сохранять более высокое удлинение в материале, что обеспечивает способов из стали ЗОХГСА изготовляют круглые заготовки, прошедшие затем идентичную термическую обработку (закалку и высокий отпуск). При этом на заключительной стадии термообра-, ботки (в процессе высокого отпуска) часть образцов подвергают кручению с приданием образующей винтообразной линии с погонным углом поворота образующей относительно ее исходного положения 5, 40 и 45 на 1 см длины.

Из подготовленных таким образом saготовок готовят образцы для механических испытаний.

Результаты испытаний приведены в таблице. более высокую конструктивную прочность и, следовательно, более надежную работу конструкции или узла s условиях внутреннего давления или растяжения с изгибом.

Образцы из стали 20 подвергают об работке по предложенному спасобу в процессе отжига при 650 С с выдержкой 0,5 ч. Результаты обработки представлены на фиг. 2. Для стали

20 предельный погонный угол кручения определяется точкой перегиба кривойб

1109449

3Р 4

4 » 1

Ъ ч

Я Ь

М

А А

УР I6 M

Ура 7 ладорота с, Ф/сж

Par. г

JL.

N Я

Составитель V..Липгарт

Редактор И.Николайчук Техред g,"(епер КоРРектоР С.Шекмар

Заказ 6006/19 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная,4 удлинения, т.е. точкой, после кото-. рой значение удлинения начинает уменьшаться при постоянном значении прочности. Эта точка соответствует сО погонному углу кручения 45, что вр избежание ухупшения надежности изделия принято за предельное значение °

Таким образом, предлагаемый способ повышает конструктивную прочность стальных изделий, работающих в условиях внутреннего давления и (или) растяжения с изгибом, путем увеличения пластичности при сопоставимой прочности = в 1,5 раза.