Способ закалки крупных роторных заготовок из хромомолибденованадиевой стали

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к термической обработке пружинных роторов из Хромомолибденованадиевой стали с осевым отверстием и является усовершенствованием известного способа по а.с. № 730830. Цель - повышение вязкости и прочности металла в осевых зонах ротора. Заготовку ротора нагревают до температуры аустенизации, выдерживают при этой температуре, охлаждают попеременно в двух средах - в воде и на воздухе - до достижения поверхностью заготовки температуры бейнитного превращения. Затем заготовку помещают в масло и одновременно через осевое отверстие прокачивают масло или воду до достижения теплоинерционными точками сечения заготовки температуры конца бейнитного превращения. Для заготовок с максимальным диаметром сечения,не более 1200 мм соответствует температура поверхности заготовки 150-200 С. Прекращать подачу охлаждающей среды в осевое отверстие можно также через 1 ч после начала охлаждения заготовки в масле. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл. с S (Л эо СП со rsj

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИК ((9) (((>

А2 (51) 4 С 21 D 1/56

ККАкрм Я

l», ",, „,13

БИБЛИОТЕКА t

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ДBTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 730830 (21) 3916675/22-02 (22) 01.06.85 (46) 07.04.87. Бюл. № 13 (7 1) Производственное объединение Уралмаш" (72) В.К. Фарафонов, Л.М, Платкова, А.А. Сакулин и М.П. Гилева (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 730830, кл. С 21 D 1/56, 1976. (54) СПОСОБ ЗАКАЛКИ КРУПНЫХ РОТОРНЫХ

ЗАГОТОВОК ИЗ ХРОМОМОЛИБДЕНОВАНАДИЕВОЙ

СТАЛИ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к термической обработке пружинных роторов из хромомолибденованадиевой стали с осевым отверстием и является усовершенствованием известного способа по а.с. № 730830. Цель — повышение вязкости и прочности металла в осевых зонах ротора. Заготовку ротора нагревают до температуры аустенизации, выдерживают при этой температуре, охлаждают попеременно в двух средах — в воде и на воздухе — до достижения поверхностью заготовки температуры бейнитноro превращения. Затем заготовку помещают в масло и одновременно через осевое отверстие прокачивают масло или воду до достижения теплоинерционными точками сечения заготовки температуры конца бейнитного превращения.

Для заготовок с максимальным диаметром сечения не более 1200 мм соответствует температура поверхности загоо товки 150-200 С. Прекращать подачу охлаждающей среды в осевое отверстие (, можно также через i ч после начала охлаждения заготовки в масле. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл, 1301853

Изобретение относится к машиностроению, в частности к термической обработке крупных роторов иэ хромомолибденованадиевой стали с осевым отверстием, и является усовершен- 5 ствованием способа по авт.св. -730830.

Цель изобретения — повышение вяз-кости и прочнос".и металла в осевых зонах ротора.

На фиг. 1 изображены графики скоростей охлаждения ротора с диаметром максимального сечения (1200 мм) при закалке предлагаемым способом, на фиг. 2 — фрагмент ротора.

Кривая 1 (фиг ° 1) изображает"охлаж- 1> дение поверхнос.и канала ротора, кривая 2 — охлаждение ротора в самой теплоинерционной точке, кривая 3 в точке, отстоящей от поверхности на расстоянии 148 мм, кривая 4 — охлаждение поверхности ротора.

Способ закалки осуществляют следующим образом.

Крупную роторную заготовку иэ СгMo-V стали нагревают до температуры

25 аустенизации и выдерживают до прогрева всего сечения: После прогрева ротор помещают:з закалочный бак с водой, затем выносят на воздух и таким образом несколько раз сменяют эти две 0 закалочные среды, пока температура поверхности не достигнет температуры бейнитного превращения. После этого ротор переносят в масляный бак и одновременно подают охлаждающую среду в 35 осевой канал либэ в течение 1 ч, либо по достижении поверхностью ротора температуры 150-200 С. После завершения закалки изделие подвергают отпуску.

Пример. По предлагаемому crro- 40 собу обрабатывают три макета роторных заготовок с максимальным диаметром бочки 1200 мм, диаметром концевой шейки 700 мм и диаметром осевого ка-. нала 120 мм. Сталь 25Х1М1ФА. 45

Параллельно для получения сравни— тельных данных четвертый ротор тех же размеров обрабатывают по известному способу.

Каждый из четырех макетов нагревао ют до 950-960 С, выдерживают после прогрева в течение 9 ч и охлаждают вначале в двух средах, в воде и на воздухе (с трехкратной сменой этих сред при выдержке 10 мик в каждой среде) до температуры металла (на поо верхности бочки) 350-400 С,, затем по-. мещают в масло. При этом одновременно через осевое отверстие первой заготовки прокачивают масло до установления на поверхности металла температуры 160 †1 С.

При погружении в масло второй заготовки одновременно прокачивают масло через осевое отверстие в течение

1 k °

При погружении в масло третьей заготовки через отверстие прокачивают воду до установления на поверхности о металла температуры 160-150 С.

Четвертый ротор охлаждают в масле

5eз прокачки через осевой какал охлаждающей жидкости.

Все четыре заготовки псдвергают о высокому отпуску при 690 С в течение

28 ч с последующим медленным охлаждениа ем в печи до 300 С, затем на воздухе.

Химический анализ материала роторов приведен в табл. 1.

Сравнительные данные по результатам испытаний прочности и вязкости металла роторов, обработанных по предлагаемому и известному способам приведены в табл. 2.

Полученные результаты показывают, что металл первого, второго и третье— го роторов, обработанных по предлагаемому способу, имеет высокие и однородные свойства прочности и вязкости по всей длине осевой зоны, включая и торец бочки, откованной из нижней части слитка с минимальным, в силу ликвидации, содержанием углерода. В то же время металл четвертого ротора, обработанного по известному способу, в осевой зоне этой части бочки имеет пониженные свойства прочности и вязкости.

В предлагаемом способе охлаждение центральных зон роторной заготовки с принудительной подачей масла или воды через осевой канал обеспечивает бейнитное превращение стали по всему сечению заготовки с полным исключением ферритной составляющей даже в структуре металла центральных участков ротора с минимальным содержанием углерода (низ слитка) и тем самым гарантирует повышение прочности и вязкости металла этих зон. Охлаждение о, ротора в масле до 200-150 С на поверхности гарантирует охлаждение рота ра по сечению до температур ниже температуры конца бейнитного превращео кия (350 С) и исключение закалочных

Грещин .

Содержание элементов,7

S P Cr Ni Mo V Cu

Заготовка ротора

С Si Mn

О, 28 О, 23 0,41 0,015 О, 012 1, 70 О, 27 О, 92 О, 28 О, 1 1

1=2

0,26 0,30 0,46 0,014 0,013 1,60 0,27 0,92 0,29 0,12

2=2

3=2

026 029 050 0015 0014 1 52 032 094 028 0 l3

0,26 0,30 0,48 0,011 0,016 1,8 0,27 0,97 0,28 0,09

4=2

Таблица 2

Направление Механические свойства

Расположение по сечению

Заготовка Место ротора образца „МПа 6„МПа 6, Е q, 7 а„мДж/м взятия образца

745 21, 6 69,8 1, 96

619

Т ан г енциальное

Поверхность

Середина бочки

760 20,8 68,7 2,02

721 19, 2 68, 1 2, 00

618

604 ф1200 мм

Поверхность каПродольное

718 20 1 68 8 2 15

747 21 0 70 5 2 00

592 нала

626

Поверхность

Тангенциальное

Торец бочки

753 20 5 71,2 2,14

610

710 20 4 70 0 2 00 ф1200 мм, низ слитПродоль- 590

Поверхность ное

593 канала ка

605

1/3 от

Донная шейка поверхности

610

620 ф 700 мм, Поверхниз слит- ность

592 канала ка

3 1301

Формула изобретения

1. Способ закалки крупных роторных заготовок их хромомолибденованадиевой стали по авт.св. Р 730830, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения вязкости и прочности металла в. осевых зонах ротора, охлаждение в масле проводят с одновременной прокачкой охлаждающей среды через осевой10 канал до достижения теплдинерционны1 ми точками сечения заготовки температур ниже температуры конца бейнитного превращения стали.

853 4

2. Способ по п. i о тл и ч а юшийся тем, что для заготовок ротора с максимальным диаметром сечения, не превышающим 1200 мм, прокачку охлаждающей среды через осевой канал проводят до достижения поверхностью заготовки температуры 150-200 С или в течение 1 ч с момента начала охлаждения заготовки в масле.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве охлаждающей среды для прокачки через . осевой канал используют масло или воду.

Т а б л и ц а 1

724 18,8 67,8 2,06

744 20э 0 70 0 2 00

755 21,0 71,0 2, 10

720 21э 2 70в 3 2ю05

704 20,8 68, 8 1, 95

1301853

Место РасполоЗаготовка ,ротора

Направление образца взятия жение по образца сечению > V, % О„мДж/м

594

586 канала

Продольное 611 ф 120С мм Поверхность

609

601

Тангенциальное

Поверхность

Toper; бочки

585

2 2 слитк а

629

1/3 от поверхДонная шейка ф 700 мм, низ

1,85

2,20

704 19 5 65 8

730 21,0 65,4

596

604 ности

Поверхность слиту:а

2,05

712 22,5 70,1

710 20 5 67 3

582

585 канала

ПоверхТангенСередина бочки ф1200 мм

2,0 ность

Поверхность циальное

Продоль599 ное

590 канала

583

605

Торец бочки

Тангенциальное

Поверхность ф 1200 мм, нижня я часть слитк а

3=2

583

Поверхность

Продольное

596 канала

1/3 от

606

Донаая шейка ф700 мм, низ поверхности

Поверхность

59 l

605 слитка канала

587

587 (1200 мм

575

Середина Поверх- Тангенбочки ность циальное ф 1200 мм, Поверх- Продольное 589 нижня я ность часть канала 600

Середина Поверх- Тангенбочки ность циал ьно е б

Продолжение табл.2

Механические свойства

733 21, 4 68, 7 2,04

708 22 5 70» 1 2ю 18

750 22) 3 65,4 2,24

722 21,0 71,0 2, 10

726 19,8 68,4 2, 16

792 22,4 65, 8 1, 85

704 218 674 2 25 ,722 .23,2 68,8 2,08

740 22, 4 66,4 2, 12

728 ? 1,5 69,5

725 21,0 65,0 2, 14

709 21 3 790 205

721 20,8 67, 6 2, 15

719 22,9 64,8 1,77

706 21,3 68, 1 2, 13

727 22 9 692 202

735 20 2 67 8 2 04

720 19,5 64,9 1,98

740 21,8 66,5 2,15

729 23,0 70 3 2 01

706 20,6 66,7 2,30

720 20,0 65,5 1,70

1301853

Продолжение табл.21

Расположение по сечению

Механические свойства а 6,МПа S, X V, X

Место

Направление образца

Заготовка ротора

5 MI а цдкж/м взятия образца

Продольное 475 665 20,4 66,2 1,37

Поверхность

460 660 22 0 67 0 1(50 канала

Тангенциальное

712 21, 1 66,8 1,94

700 20, 2 68, 2 2,20

518 26,0 73,8 0,45

576 28, 1 73,5 0,37

620 25, 2 72,4 1, 14

570 25, 6 74,4 О, 72

621 26,4 72,0 0,35

714 21>4 68>4 1>82

578

Поверхность

Торец бочки

584

Продольное 353 ф1200 мм, низ слит

4=2

Поверхность

357 канала ка

433

367

432

1/3 от поверхности

586

Донная шейка

Р700 мм, 722 20,8 64,5

728 22, 1 66,8

2,03

203

592

598

Поверхность низ

576

703 20,0 68,4 2, 12 слитка канала

rooo е

%

750 с (е коо

Время, ч

l 30! 853

Составитель В. Китайский

Техред Л, Сердюкова Корректор И. Эрдейи

Редактор С ° Пекарь

Заказ 1193/27 Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государст:венного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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