Способ термической обработки изделий с осевым отверстием

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11) А1 (др а С 2! D 9/38, 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСНОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3941353/22"02 (22) 12.05.85 (46) 15..02.87. Бюл. М 6 (72) В.Е.Лошкарев, В.А.Плеханов, А.А.Сакулин и В.К.Фарафонов (53) 621. 785. 79 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1154345, кл. С 21 D 1/56, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1076470, кл. С 21 D 9/38, 1980. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ,ИЗДЕЛИЙ С ОСЕВЫМ ОТВЕРСТИЕМ

:;(57) Изобретение относится к области термической обработки изделий ма,шиностроения и может использоваться при закалке роторов из хромомолибденованадиевых сталей с осевым отверстием. Цель — повышение эксплуатационных характеристик изделий за счет предотвращения перлитного превращения и исключения закалочных трещин. Роторы нагреваются до температуры аустенизации, выдерживаются,. затем осуществляется подстуживание наружной поверхности на воздухе до достижения температуры Ar> и одновременно с подстуживанием в осевое отверстие подается закалочная среда. После подстуживания к наружной,поверхности ротора подается закалочная среда и по окончании закалки осуществляется отпуск ротора. 1ил. ®

1289898

Изобретение относится к термической обработке изделий машиностроения и может быть использовано при закалке роторов с осевым отверстием. 5

Цель изобретения — повышение эксплуатационных характеристик иэделий за счет предотвращения перлитного превращения при исключенни закалочных трещин.

На чертеже представлены зависимости максимальных растягивающих напряжений от средней скорости охлаждения наиболее теплоинерционной точки.для двух вариантов закалки в воде изделий с наружным диаметром 1 м и диаметром осевого отверстия 0,2 м.

Наибольшему значению скорости охлаждения соответствует закалка с одновременной подачей закалочной среды на наружную поверхность и в осевое отверстие, а уменьшение скорости охлаждения обеспечивается за счет увеличения продолжительности подстужива- 5 ния наружной поверхности на воздухе (кривая 1) или задержки охлаждения осевого отверстия (кривая 2). При использовании предлагаемого способа безопасный уровень напряжений достигается при высокой скорости охлаждения наиболее теплоинерционной точки, что позволяет предотвратить перлитное превращение стали и одновременно исключить .возникновение закалочных трещин, Пример. Термическая обработка ротора из стали 25Х1М1Ф (P2M) массой 4 т с диаметром бочки !,2 м и диаметром осевого отверстия 0,12 м, предусматривающая нагрев иэделий до температуры аустенизации, охлаждение водой наружной поверхности и осевого отверстия, а также последующий отпуск.

45 о

Ротор нагревают до 950 С, выгружают из печи, стыкуют с устройством принудительного охлаждения осевого отверстия.

В первом варианте охлаждения по- 50 дачу воды в осевое отверстие ротора начинают сразу после присоединения устройства для принудительного охлаждения. Внешнюю поверхность ротора подстуживают на воздухе пока ее темо пература не снизится до 750 С (Аг для стали Р2М), после чего ротор погружают в закалочный бак. Согласно расчетам температурного и напряженного состояния ротора, средняя скорость охлаждения наиболее теплоинерционной точки до температуры 625 С (Ат для о стали P2M) равна примерно 400 С/ч, что исключает развитие перлитного г превращения стали.

В то же время максимальные растягивающие напряжения не превышают уровня 500 Д1а, безопасного при допустимых о техническим условиям размерах металлургических дефектов до 3 мм.

Во втором варианте после нагрева наружную поверхность ротора подстуживают на воздухе, согласно прототипу, о, до достижения 750 С и потом опускают в закалочный бак или даже ротор опускают в закалочный бак сразу после нагрева. Воду в осевое отверстие ротора подают только после снижения температуры поверхности отверстия до о, 625 С. В этом случае средняя скорость охлаждения поверхности осевого отверстия не превышает 250 С/ч, что прио водит к образованию более 30Х перлита в прилегающей к отверстию зоне и существенно снижает эксплуатационные характеристики ротора.

В третьем варианте после нагрева ротор опускают в закалочный бак и одновременно подают воду в осевое отверстие ротора. B этом случае в процессе охлаждения возникают растягивающие напряжения, превышающие 900 МПа.

Такие напряжения в хрупкой закаленной структуре являются опасными при имеющихся в изделиях металлургических дефектах. Применение рассмотренного способа охлаждения привело к возникновению закалочных трещин в роторах, изготовленных в промышленных условиях.

Структурные исследования с помощью оптического металлографического микроскопа показали, что после термообработки по предлагаемому способу сталь имеет структуру. отпущенных продуктов распада по II ступени (бейнитного превращения). При термообработке по прототипу структуры стали в прилегающей к осевому отверстию зоне включает 29-32Х продуктов распада по I ступени (перлитного превращения).

Механические испытания показали, что при термообработке по предлагаемому способу по всему значению заготовки эксплуатационные свойства

1289898 нп, Составитель В.Китайский

Редактор Н.Киштулинец Техред В.Кадар Корректор А.Зимокосов

Заказ 7872/26 Тираж 572 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4 стали находятся в пределах: 6 =

565-614 MIIa; 6 = 672-723 MI(a

8 = 19,2-22,4% Q = 56,7-72,4%;

KCU = 1,55-2,08 Щж/м

После термообработки по прототипу в основной части сечения эксплуата-. ционные свойства стали находятся на таком же уровне. Однако, вприлегаюс щей к осевому отверстию зоне металл имеет пониженный предел текучести 10 (iс2= 343-391 MIIa

Кроме того, понижены и имеют большой разброс значения ударной вязкости KCU = 0,12-1,81 ИДж/м . Эти характеристики ниже требуемых для осевой зоны роторов б > 400 МПа, KCU> 0,4 ИДж/м

Ультразвуковой контроль опытной заготовки, обработанной по предлагаемому способу, показал отсутствие тре- 20 щин.

Таким образом, предлагаемый способ термообработки повышает эксплуатационные характеристики стали роторов эа счет предотвращения перлитного превращения и исключает закалочные трещины. формула изобретения

Способ термической обработки иэделий с осевым отверстием, преимущественно роторов из хромомолибденовых сталей, включающий нагрев до температуры аустенизации, выдержку при этой температуре, подстуживание наружной поверхности на воздухе до достижения температуры Ar и охлаж3 дение путем подачи закалочной среды к наружной поверхности и в осевое отверстие, отпуск, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик изделий за счет предотвращения перлитного превращения и исключения закалочных трещин, закалочную. среду в осевое отверстие подают в период подстуживания наружной IIQBppxHocTH,