Способ термической обработки цельнокатаных колес

 

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к способам термической обработки цельнокатаных колес. Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости колес. Способ включает аустенитизацию, прерывистую закалку обода, в начале которой проводят 3-4-кратную импульсную подачу охладителя в течение 4-5 с в каждом импульсе с перерывом 2-3 с между импульсами, выдержку колеса на воздухе и отпуск. Применение описываемого способа позволяет получить в рабочем слое структуру высокодисперсного пластинчатого сорбита , уменьшить градиент остаточных напряжений, увеличить .сопротивляемость поверхности катания выкрашиванию и тем самым повысить .эксплуатационную стойкость колес. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COQHAËИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 21 D 9/34

ВСЕЩКЦ q g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3868497/22-02 (22) 19 ° 03.85 (46) 30,12.86, Бюл. Ф 48 (71) Нижнеднепровский ордена Октярьской Революции трубопрокатный завод им. Карла Либкнехта (72) А.И.Козловский, В.В.Озимина, M,È.Ñòàðîñåëåöêèé, Г.А.Блажнов, M.Â.Кузьмичев, В.Г,Дюбченко, Ю.M.Парышев, Н.И.Кияшко и Г.Д.Сухомлин (53) 621,785.796(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 253849, кл. С 21 Р 9/34, 1967.

Авторское свидетельство СССР

Ф 549485, кл. С 21 D 9/34, 1977.

„„80„„12 0041 А1 (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

UEJIbH0KATAHbIX КОЛЕС (57) Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к способам термической обработки цельнокатаных колес. Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости колес. Способ включает аустенитизацию, прерывистую закалку обода, в начале которой прбводят 3-4-кратную импульсную подачу охладителя в течение 4-5 с в каждом импульсе с перерывом 2-3 с между импульсами, выдержку колеса на воздухе и отпуск. Применение описываемого способа позволяет получить в рабочем слое структуру .высокодисперсного пластинчатого сорбита, уменьшить градиент остаточных напряжений, увеличить .сопротивляемость поверхности катания выкрашиванию и тем самым повысить эксплуатационную стойкость колес. 1 э.п. ф-лы, 1 табл.

1 12800

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к способам термической обработки цельнокатаных колес.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости. 5

Способ включает нагрев колеса до температуры аустенитизации, прерывистую закалку обода, в начале которой проводят 3-4-кратную импульсную подачу охладителя в течение 4-5 с в каждом импульсе с перерывом 2-3 с между импульсами, последующую выдержку колеса на воздухе и отпуск.

Проведение импульсной подачи охладителя в начале прерывистой закалки прзволяет получить в ободе колеса на глубине его рабочего слоя структуру высокодисперсного пластинчатого сорбита. Тем самым обеспечивается

l меньшее различие структурных составляющих поверхностного слоя и основного металла и уменьшаются растягивающие остаточные напряжения, приводящие к выкрашиванию поверхности ка1тания. Кратковременная подача охла25 . дителя в начале прерывистой закалки в течение 4-5 с (перерыв между импульсами 2-3 с) при давлении 4-5 ати, обычно применяемом при термообработке цельнокатаных колес, спосрбствует формированию более равномерной структуры, уменьшению градиента остаточных напряжений и, как следствие, повышению сопротивления поверхности катания выкрашиванию. При этом температу- 35 ра поверхностного слоя на глубину 1520 мм снижается с 850 (температура аустенитизации) до 500 C.

Увеличение времени подачи охладителя в каждом импульсе более 5 с при- 40 водит к образованию структуры отпущенного мартенсита и увеличению градиента остаточных напряжений. Уменьшение времени подачи охладителя менее

4с не позволяет повысить сопротивление поверхности катания выкрашиванию.

Термообработке подвергают цельнокатаные железно-дорожные колеса ф 950 мм из стали с содержанием углерода

0,53-0,67, марганца 0,78-0,86% по 50 предлагаемому и известному (аустенитизация, прерывистое упрочнение, подстуживание и отпуск) способам.

Hp и м е р 1. Колесо нагревают о до температуры аустенитизации (860 С) помещают в установку для прерывистого упрочнения в процессе вращения.

Перед началом упрочнения обода коле41 2 со вращают со скоростью 100 об/мин и на обод подают из спрейеров воду в течение 5с при давлении охладителя

5,0 ати и его расхода 60 мз /ч. Затем следует перерыв в подаче охладителя в Зс. Таких импульсов подачи воды выполняют четыре. В результате температура поверхностного слоя на глуо бине 15-20 мм достигает 500 С. После этого следует прерывистое упрочнение обода по известной технологии: давление в спрейерах 5,0 ати, расход

60 м /ч, общее время охлаждения

200с. Это обеспечивается эа счет более интенсивного теплоотвода от обода при налии температурного градиено та между поверхностными (500 С) холодными и внутренними горячими слоями. Затем колесо подстуживают на воздухе для выравнивания температуры в течение 30 мин и подвергают отпуску о при 450 С в течение 2,5 ч.

Результаты исследований и испытаний: по всему рабочему слою обода колеса структура — высокодисперсный пластинчатый сорбит, за счет равномерной структуры градиент аб остаточных напряжений снижается по сечению обода с 25 до 10 кгс/мм (градиент остаточных напряжений остается иэ-за температурных напряжений), сопротивление поверхности выкрашиванию, определенное на образцах, повысилось с 35,0 до 45,0 кгс/мм .

Пример ?. Колесо нагревают о до температуры аустенитизации (840 С) помещают в установку для прерывистого упрочнения в процессе вращения. Перед началом упрочнения обода колесо вращают. со скоростью 100 об/мин и на обод подают иэ спрейеров воду в течение 4с при давлении охладителя

4,0 ати и его расхода 55 м /ч. Затем следует перерыв в подаче охладителя в 2 с. Таких импульсов подачи воды выполняют три, В результате температура новерхностного слоя на глубину 1,5-2,0 мм достигает 550 С.

После чего следует прерывистое охлаждение по известной технологии: давление в спрейерах 4,0 ати, расход

55 мз /ч, время охлаждения 120 с. 3атем колесо подстуживают на воздухе в течение 35 мин для выравнивания температуры между элементами и подвергают отпуску в течение 2,5 ч при

500 С.

Результаты исследований и испыта.ний: по всему рабочему слою обода

Ф

Сопротивляемость

ПродолжительЧисло циклов

Давле- Иикроструктура ние ох

СпоВремя цикла, с

Общее время соб выкрашиванию, кг/мм на глуби- на глуб не 2 мм не 30 мм ладиность охлажперерыва, с теля, атм дения при тер моупрочнении, с на глубине

30 мм на глубине

2 мм

Предлагаемый

5,0 Пластин- Пластин- 45,0 45,0 чатый чатый сорбит сорбит

200 5

4,0 То же То же

2 120 4

3 200 6

50) 0 50,0

35,0 45,0

5 0 Отпущенный мартенсит

5,0 То же

35,0 45,0

40,0 50,0

40,0 50 0

4 200 7

5 120 3

4,0

4 0 в

120 2

3 12800 колеса структура — высокодисперсный пластинчатый сорбит ; градиент дЯ остаточных напряжений снижается с 30 до 15 кгс/мм, сопротивление поверхности выкрашиванию, определенное на образцах, повышается с 40,0 да

50 0 кгс/мм .

В таблице для сравнения приведены результаты исследований и испытаний колес, обработанных по предлагаемому 10 (1 — 7) и известному (7,8) способам: в поверхностном слое на глубину 1,02,0 мм — структура отпущенного мартенсита, градиент остаточных напряжений

25-30 кгс/мм, сопротивление 15 выкрашиванию поверхности катания

35 0-40,0 кгс/мм, После обработки по режимам, выходящим за граничные условия (3-6) колеса имеют более низкую сопротив- 20 ляемость выкрашиванию и износостойкость, чем по описываемым режимам.

Как следует иэ приведенных примеров, применение предлагаемого способа термической обработки цельнокатанных колес позволяет за счет обеспечения по всему рабочему слою струк туры высокодисперсного пластинчато41 4

ro сорбита уменьшить градиент остаточных напряжений по глубине обода, увеличить сопротивляемость поверхности катания выкрашиванию и тем самым повысить эксплуатационную стойкость колес.

Формула и з о б р е т ения

1. Способ термической обработки цельнокатаных колес, включающий нагрев до температуры аустенитизации, прерывистую закалку обода путем подачи на него охладителя под давлением при вращении колеса, последующую выдержку колеса на воздухе и отпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости, в начале прерывистой закалки осуществляют 3-4-кратную импульсную подачу охладителя в течение 4-5 с в каждом импульсе с перерывом 2-3 с между импульсами.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что давление охладителя при прерывистой закалке составляет 4-5 ати.

1280041

Продолжение таблицы

Способ

Сопротивляемость выкрашиванию, кг/мм

Давле- ние ох

Общее время охлаж-.

ПродолжительЧисло циклов

Микроструктура на глубине 2 мм ность на глуб не 30 мм ладидения при тер моупрочнении, с. перерыва, с теля, атм на глубине

2 мм

Известныйй

7 200

5 0

8 120

4 О

Продолжение таблицы

Спо-. соб

Механические свойтсва ГОСТ 10791-81

Износ, r на

10 оборотов образца статочные напряпряжения, кг/мм

Относи- Относи- Ударная

1 1 тельное тельное вязкость на глубине

30 мм на глубине

2 мм на глу- на глу бине бине

2 мм 30 мм удлинение % сужение, кгм

%,гр см г

-21,0 94,0 17,0

-21,0 109 10,0

-20,0 94,0 17,0

1,1 1,2 -20эО

2 0 5 О б 24вО

3 2,5 1,3

+5 0

4 2,8 1,2 +6,0 -19,0 94,0

5 1,5 0,6 +6 0 -24,0 109 . 6 1,5 0,6 +5,0 -25,0 109

17,0

4,0

28,0

10,0

17,0

2,8

10,0

17,0

2,8

-20,0 93,5 17,0

3012+50

27,5 4,2 I 40 0,6 +6,0 -24,0 109 10,5 17,0 2,9

П р и м е ч а н и е : В примерах марганца О, В примерах марганца О, 1,3,4,7 содержание углерода 0,53%, 75%.

2,5,6,8 содержание углерода 0,67%, 86%..

Тираж 552

ВНИИПИ Заказ 7024/25

Подписное

Произв.-полигр. нр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый

Изве- стный

Время цикла, с

Предел прочности,кг/мм на глубине

30 мм

35,0 45,0

40)0 50,0

28,0 4,0

17,0 2,8

28,0 4,0