Способ закалки молотовых штампов
СПОСОБ ЗАКАЛКИ МОЛОТОВЫХ ШТАМПОВ, включающий нагрев до температуры аустенизации, выдержку, подстуживание и многократное охлаждение вначале в среде с максимальной охлаждающей способностью до достижения на поверхности изделия температуры начала мартенситного превращения, а затем в среде с мшшмальной охлаждающей способностью до достижения на поверхности изделия температуры верхней ветви начала распада аустенита по типу второй ступени и окончательное охлаждение в среде с промежуточной охлаждающей способностью с момента достижения в центре изделия температуры , соответствующей температуре центра .изделия при непрерывном охлаждении в масле в момент перехода поверхности точки М, отлиS чающийся тем, что, с целью (Л повьшения уровня механических свойств путем увеличения однородности структуры, в процессе окончательного охлаждения проводят термоциклирование в интервале температур от 400 жо 200с. «VI Ч О9 О)
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (II) 1 I
SU и (51)4.С 21 D 9 22 1 6
)) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ
Ф
Ц q ():)e,()
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
) Е)) г (54) (57) СПОСОБ 3AKAJ1KH МОЛОТОВЫХ
ШТАМПОВ, включающий нагрев до температуры аустенизации, выдержку, подстуживан ие и многократное охлаждение вначале в среде с максимальной охлаждающей способностью до до(21) 3667450/22-02 (22) 30. 11.83 (46) 07.09.85. Бюл. У 33 (72) А,Б.Гоголь, А.А..Маркуца, Г.Л.Чикаленко, Л.Н,Мальцева и Ю,Ф.Иващенко (71) Производственное объединение
"Ждановтяжмаш" (53) 62,785.08 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 456002, кл. С 21 D 1/56, 1971.
Авторское свидетельство СССР ,М 730830) кл, С 21 D 1/56, 1976.
Авторское свидетельство СССР
М 996471, кл. С 21 D 1/56, 1980. стижения на поверхности изделия температуры начала мартенситного превращения, а затем в среде с минимальной охлаждающей способностью до достижения на поверхности изделия температуры верхней ветви кривой начала распада аустенита по типу второй ступени и окончательное охлаждение в среде с промежуточной охлаждающей способностью с момента достижения в центре изделия температуры, соответствующей температуре центра .изделия при непрерывном охлаждении в масле в момент перехода поверхности точки Mg о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения уровня механических свойств путем увеличения однородности структуры, в процессе окончательного охлаждения проводят термоциклирование в интервале температур от 400 жо 200 С, 1177365
Изобретение относится к термической обработке крупногабаритных изделий, в частности к закалке литых молотовых штампов, изготовленных методом ЭШО, и может использоваться в инструментально-штамповом произ" водстве.
Цель изобретения — повышение уровня механических свойств путем увеличения однородности структуры, Способ закалки массивных иэде- . лий из легированных сталей. типа литых молотовых штампов осуществляется следующим образом.
Нагрев до температуры аустениэации, выдержка, подстуживание на воздухе до 760-780 С и охлаждение вначале в воде до достижения поверхностью температуры на 5-50 С выше точки Мн, затем на воздухе для снижения температурного градиен, та между поверхностью и центром, Двух- или трехкратная смена охлаждения в воде и на воздухе производится до достижения в центре изделия температуры, соответствующей темпера-.уре изделия при непрерывном охлаждении в масле в момент достижения поверхностью точки мартенситного превращения M Затем немедлен. ное термоциклирование в интервале температур 400-200оС при многократном нагреве и охлаждении изделия в воздушной среде в течение 3-5 ч.
При необходимости для достижения заданной твердости изделие может быть подвергнуто дополнительному краткосрочному отпуску и отпуску хвостовика.
Для изу-.ения механических и технологических свойств в лабораторно-производственных условиях изготавливают методом электрошлакового обогрева из стали 5ХНМ размером
400 760 700 мм два литых штампа, которые подвергают закалке по предлагаемому и известному способам.
После обработки из штампов вырезают по три пробы из поверхности, 1/3 высоты и центра, на которых.проводят испытания механических свойств,. определяют твердость и исследуют М микроструктуру, Пример I. Один из указан" ных литых штампов нагревают до 860 С, 9 с выдержкой 10 ч, постуживают до
780ЕC иа аоедухе и охлахиаит (3 миа) вначале в вогге до 270 С на поверхо
40 ности штампа, затем на воздухе для снижения температурного градиента по сечению (3 мин). После трехкратного охлаждения с трехминутными выдержками температура центра достигает 500 С поверхности 270оС. Затем о немедленно подвергают штамп трехкратному термоциклическому отпуску в интервале температур 400-200 С, нагревая и охлаждая его в воздушной среде.
Для достижения заданной твердости производят в теченгге 5 ч объемный отпуск при 500 С и отпуск хвостоо вика при 700-710оС.
Пример 2. Второй из подготовленных штампов нагревают под закалку по аналогичному режиму, также подстуживают, а охлаждают по известному способу чередованием . вода — воздух до температуры центра штампа 500 С, Окончательное охлаждение ро 200 С производят в масле. о затем проводят объемный отпуск при
500оС в течение 10 ч и отпуск хвос-< товиков при 700 — 710 С. о
Продолжительность отпуска 1О ч выбрана из расчета совпадения его с предлагаемым,, в котором термоВ циклирование занимает 5 ч и 5 ч— объемный отпуск при 500 С.
Охлаждение штампов в воде, т.е. в вреде с максимальной охлаждающей способностью, производится до достижения поверхностью температуры на 5-50 С выше точки М, при этом о в центральной части изделия, сохраняющей значительный запас тепла, охлаждение происходит плавно до температур максимальной устойчивости аустенита.
Затем штамп охлаждается на воздухе при этом температура поверхностных слоев повышается за счет теплоотдачи от внутренних слоев металла, температура центральных слоев плавно снижается, b этот момент в центральных слоях штампа начинается превращение остаточного аустенита, которое протекает в промежуточной области в верхней части бейнитного превращения, а на поверхности — в нижней части, Градиент температур между поверхностью и центром изделия в этот момент резко снижается, Трехкратная смена охлаждения в воде и на воздухе переводит пре1177365 вращение как в центральных, так и в поверхностных зонах иэделия в область нижних областей бейнитного
1О
Однородная структура нижнего игольчатого бейнита свидетельствует об увеличении сопротивления металла хрупкому разрушению.. Исключается трещинообраэование изделия, т,к ° снижается уровень тепловых и структурных напряжений во время термической обработки изделия, Для определения оптимального ин-тервала температур термоциклирования, проводят обработку с термоциклированием по трем вариантам: по предлагаемому способу (вариант II) и с
55 превращения, повышается прокаливаемость, исключается образование феррита в центральных зонах. Однако превращение аустенита на данном этапе .не завершается и в структуре металла присутствует 30 — 407 остаточного аустенита. Окончательное охлаждение в масле, как предусмотрено в известном способе, которое начинают с момента достижения в центре изделия температуры, соответствующей температуре центра изделия . 15 при непрерывном охлаждении в масле, в момент перехода температуры поверхности точки Мя не допустимо, В этот момент превращение аустенита у литой стали 5ХНИ еще не эа- 2О вершено и охлаждение в масле вызывает распад части его по мартенситному типу, что может вызвать повышенные структурные напряжения, а другая часть сохраняется в стали в виде 25 остаточного аустенита, что также нежелательно. Поэтому для подавления.по мартенситному типу и снижения количества остаточного аустенита штамп немедленно подвергают термо циклическому отпуску в водушной сре0 де при колебании температур от 400 до 200 С с трехкратной сменой нагревов и охлаждений.
В данном температурном интервале
35 ,обеспечивается полное превращение аустенита в нижней области бейнитного превращения как в поверхностных, так и в центральных зонах изделия, т,е, обеспечивается однородность
40 структуры по сечению. Повышена твердость изделия, выходом на граничные значения предложенного способа (варианты T и Ш).
1 вариант: нагрев до 500 С с поо следующим охлаждением до 300 С; о
П вариант: нагрев до 400 С с последующим охлаждением до 200 С;
Ш вариант: нагрев до 300"С с последующим охлаждением до 100 С.
А три штампа подвергались термической обработке по известному способу — вариант 1У (без термоциклирования).
Результаты обработки представлены в таблице, Сочетание высоких значений ударной вязкости с высокими значениями прочностных и пластических характеристик металла штампов, обработанных по П варианту, позволяет принять оптимальным интервал температур термоциклического отпуска
400-200 С.
Из данных таблицы следует, что при обработке штампов по известному способу уровень пластических свойств особенно ударной вязкости, ниже, чем в предлагаемом способе. Кроме того, на штампе обнаружены трещины, что является следствием повышенных тепловых и структурных напряжений.
Прочность и твердость металла штампов, обработанных по предлагаемому и известному режимам, практически равноценны, что можно объяснить влиянием окончательного отпуска, проведенного в обоих случаях при
500 С.
Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным, обеспечивает однородность структуры по всему сечению литых массивных изделий из легированных сталей (типа
5ХНМ), высокие механические свойства и ударную вязкость, а следовательно, стойкость против хрупкого разрушения без опасности образования закалочных трещин.
Оба штампа прошли производственные испытания, Штамп, термообработанный по предлагаемому способу закалки отштамповал 4,0 тыс. штамповок, а штамп, термообработанный по известному способу 2,5 тыс. штамповок. Из этого следует, что стойкость штампа обработанно по предлагаемому режиму повышается в 1,5 раза.
)177365 о
I А
1. н
l ОСР
1 Id:K
I Р1 ! Ф
1Г1
С Ъ
0О
С Ъ
СЧ и
С Ъ О
С Ъ
«0
С )
1 о
ОЪ
СЧ
Ю
Ф
ОЪ
С Ъ
Ю
4 1 о (u1
Ю
С Ъ л ь ! О сЧ сО
° \ Ю о о
1 I о о
00 а . л о о
СО
D !
Ю
СЧ Ci
»
0Ъ
Ю
Ю
Ф
Ю е
1
РЪ
Ю ь
Ф
° ь
\ГЪ б
° Ь
Ю
1 ь
1ГЪ
tel
Ю о
Ю
С 4 б
РЪ С Ъ л Ю ю о
О
Ю
ССЪ
С 4
1ГЪ
° Ь цЪ
СЧ
1 л О 1
0О л О л
° а
ОЪ
СЧ
ыЪ л
Ю
С Ъ
° Ь л
СЧ
СЧ
A ь
С Ъ о л л
СЧ
СЧ
° с л
СЧ
«О
° Ь
ОЪ
С»Ъ л
Ю
СЧ
ИЪ л л
1 л
° Ь
ОЪ нЪ л
СЧ
СЧ
Ю
° с б
СЧ о л
Яъ (СЧ
° Ь
«!1
l ЭМ I nw
I а
I I ñ× СО
I I
МЪ
° l
СЧ ь
° Ь о
ГЪ л о
° в
С Ъ
Ю
° Ъ
° в л
I ь
Ю
СО
0О
1 !
С ) л
Ю
Щ л
Ю л
СО
C) л
«О
Щ
Ю
I ь л
ОЪ
С 4
I О
Ю
СЧ
» (»
Ю
Ю
I о
0О о
Ю
1 ь
D о сО о !
Ю
ОЪ
D
К)
СЧ
Ю л»
СЧ о сО
Ю о
ЫЪ .О е
CV
I ь
СЧ!
0 I I н 1
u I
Ф I о! Й
m I ОМ Ъ Ь
V 1 1ОсЪ
0I О и О ГЪ !
С 1О
Ol I I 3
Х 1 °
1 О
СО
О1
1 ь л
Ю о
СЧ
0О
О1
ГЪ О
A 00 оо
Ю
Ю !
Ю
»3 о
Ю
ОЪ ь
D
Ю
iA О
СЛ
«h
1 ь .СЧ
-Ю и О
О1
1 о о ь
Ю .
Оъ
Ю
Ю Г\ (7Ъ
I ь
«О
0О
СО
I о
ОЪ
D О
1 о
Ц\ л О
«о о
- о
ОЪ р о
ВФ
Я а
С Ъ М
Q) 1
U
Й
РЪ
3 н о
Ц и !
С"Ъ
1 io ное оg,v.
Р3 а
61
© о"
И 4 о
V 1С
° 1
1
1
I
1,) Й й.
М
Ръ а н о а
Id!
I Ф
I И .I аР
1=3
Ic™::I сЪ сЧ
I !юо
1 f
1 O
I Р
Э о
1 !» о 9 и
1 ьР, Id Id 2 ,мжо
Х О 1»
2gmo g)5
РвМ О Д
Р,ОН омно
А н
CJ о A с а о
