Способ термической обработки сталей

 

Изобретение относится к способам термической обработки сталей и может быть использовано во всех отраслях промьшшенного производства. Целью изобретения является увеличение усталостной прочности. Проводят термическую обработку путем термоциклирования с нагревом вьше точки Acj на 80-100°С со скоростью 3050°С/с и охлажде-нием до комнатной температуры. Циклы повторяют 3-5 раз Затем проводят отпуск при 420-450 С в течение 1-5 мин. Усталостная прочр е ность стальных деталей повьшается на 20%. I з.п. ф-лы, 2 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 21 D 1/78

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ъЬъ =.- :

1 (2!) 375719)/22-02 (22) 21.06.84 (46) 30,10.86. Бюл. У 40 (72) В.К.Федюкин и В.Н.Куприн (53) 621,785.79 (088,8) (56) Патент ПНР !! - 80930, кл . С 21 D 1/78, опублик. 1976, Федюкин В.К.Метод термоциклической обработки металлов. Л.: Изд-во

Ленинградского университета, 1984, с. 100.

„„SU 1266882 A 1 (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к способам термической обработки сталей и может быть использовано во всех отраслях промьппленного производства.

Целью изобретения является увеличение усталостной прочности. Проводят термическую обработку путем термоциклирования с нагревом вьппе точки

Ас на 80-100 С со скоростью 3050 С/с и охлаждением до комнатной температуры, Циклы повторяют 3-5 раз.

Затем проводят отпуск при 420-450 С в течение 1-5 мин. Усталостная проч- ность стальных деталей повьппается на 20Х. 1 s,ï. ф-лы, 2 табл.

1266882

Изобретение относится к термической обработке металлов и может быть использовано во всех отраслях.промышленного производства.

Целью изобретения является увеличение усталостной прочности.

Сущность способа заключается в том, что проводят термоциклирование с нагревом выше точки Ас на 80100 С со скоростью 30-50 С/с и охлаждением до комнатной температуры, Цикл повторяют 3-5 раз..Затем проводят отпуск при 420-450 С в течение

1-5 мин.

Нагрев изделий или заготовок при 15 термоциклировании до температур на

80-100 С вьппе Ас позволяет получить равномерную (гомогенную) микроструктуру с относительно малыми размерами зерен. 20

При ускоренных нагревах до температуры ниже точки Ас +80 С не происходит полного растворения карбидов и на границах раздела карбид — твердый раствор (мартенсит) возникают структурные напряжения, отрицательно сказывающиеся на усталостной проч, ности

В случае перегрева до температур вьппе точки Ас„+100+С происходит черезмерный рост зерен с образованием при последующем охлаждении крупнозернистого и крупноигольчатого мартенсита, что. снижает пластичность и другие механические свойства при кратковременных испытаниях, а также сокращает долговечность при испытаниях на усталость.

Скорость нагрева 30-50 С/с является оптимальной,для увеличения усталостной прочности сталей. Нагрев со скоростью, меньшей чем 30 С/с, увеличивает размер зерен, а нагрев со скоростью, большей чем 50 С/с, приводит к увеличению термических напряжений и зарождению субмикротрещин.

И крупное зерно, и субмикротрещины уменьшают усталостную прочность.

При температурах отпуска.420-450 С формируется структура верхнего бейнита, При температурах, меньших. чем 420 С, получается структура троостита, а при температурах, болыпих чем 450 С вЂ” структура сорбита.

В процессе отпуска в течение 15 мин при 420 — 450 C происходит не полное превращение мартенсита в бейнит, а получается структура верхнеro бейнита и трооститг, За время отпуска меньше 1 мин при этих температурах получается структура мартенсита со следами бейнита, а при времени отпуска больше 5 мин процесс распада мартенсита практически заканчивается и образуется структура только верхнего бейнита.

Структура верхнего бейнита и троэстита обеспечивает наибольшую упругость и усталостную прочность, в частности 8, — предел выносливости при симметричных знакопеременных нагрузках, Пример. Деталь — кольцо подвески лабиринта внутренний диаметр которого 150 мм и толщина стенки 4 мм, изготовленное из стали 40Х, — для которой при скоростях нагрева 3050 С/с точка Ас = 840 С, нагревают с заданными скоростями.

Скорость нагрева до необходимых температур тем выше, чем больше температура в нагревательном устройстве и меньше масса термически обрабатываемого изделия. Производят нагрев детали со скоростью Ъ„=ЗО-50 С/с до Т,„, = 910-950 С и без выдержки при температуре нагрева Т,цо охлаждают до комнатной температуры в охлаждающей среде (масле) . Цикл нагревохлаждение повторяют 3-5 раз. После термоциклирования проводяT отпуск при Т, = 405-465 С в течение 15 мин с последующим охлаждением на воздухе, Металлографические исследования детали установили однородность структуры бейнитно-трооститной смеси.

В табл.1 приведены результаты влияния температуры нагрева при термоциклировании Т„ „ и температуры о отпуска Т,„на усталостную прочность детали — кольцо подвески лабиринта. Схема нагружения при истыпаниях на усталость — консольный изгиб. Скорость нагрева 40 С/с.

Влияние скорости нагрева Ъ„ при оптимальной температуре нагрева при термоциклировании 930ОС и отпуска

435 С на величину усталостной прочь ности 6:, следующее;

Vi„, о С/с 6„, ИПа

20 419

30 430

40 438

50 426

60 . 407

1266882

Обработка по предлагаемому способу позволяет повысить усталостную прочность стальных деталей на 20K„

Т а б л и ц а 1

С, МПа, Предел выносливости при Т„„, С

405 420 - 435 450 465

910 346 374 384 370 340

920 372 403 414 398 372

930 391 422 438 419 389

940 363 395 408 388 358

950 339 370 375 359 331

Т а б л и ц а 2

Способ термо Предел вынослиобработки вости (э,, МПа

Изменение

G - Е

Известный

620

100

740

Предлагаемый

120

Составитель И.Липгарт

Редактор И.Рыбченко Техред А Кравчук

KoPPezrop М. Самборская

Заказ 5727/21 Тираж 552

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Проводились усталостные испытания образцов на стали 55С2 обработанных по предлагаемому способу и по известному способу, включающему нагрев до

900 С со скоростью 300 С/мин и охлаждение до 80-95 С с той же скоростью и последующий электроотпуск при 425 С в течение 10с. Результаты испытаний приведены в табл.2.

Формула из обр ет ения ф.Способ термической обработки сталей, включающий термоциклирование путем нагрева и охлаждения относительно тэчки Ас и отпуск, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения усталостной прочности, нагрев ведут до температур на 80100 С вьппе точки Ас со скоростью

10 30-50 С/с, 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что отпуск проводят при 420-450 С в течение 1-5 мин.