Способ термической обработки изделий из высокопрочного чугуна

 

Изобретение относится к области термической обработки литейного чугуна и может быть использсЗвано для закалки кулачковых валов в автомобильной , тракторной и транспортной промышленности. Цель - получение деталей с высокой твердостью. Распределительный вал из высокопрочного чугуна термообрабатывают путем индукционного нагрева шеек со скоростью 250-300 С/с до температуры 1050-1075 С, а кулачков со скоростью 200-250 С/с до температуры 1075-1100°С и затем охлаждают водяным душем с температурой 18-30°С до температуры самоотпуска 250-300 С с последующим охлаждением на воздухе. 1 табл. (Л с Од со 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5i) 4 С 21 D 5/00, 9/30

KFI;AY}3ff ф

ЬЕЬА ИОТЕК ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СФ

СО

4Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3991983/31-02 (22) 10. 11. 85 (46) 15.08.87. Бюл. ¹ 30 (71) Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им.

С.M.Êèðoâà (72) Ф.И.Яковлев (53) 621.775.79(088.8) (56) Литейное производство, 1983, ¹ 9. с,11 — 12. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА (57) Изобретение относится к области термической обработки литейного чуÄÄSUÄÄ 1330187 А1 гуна и может быть использовано для закалки кулачковых валов в автомо— бильной, тракторной и транспортной промышленности. Цель — полччение деталей с высокой твердостью. Распределительный вал из высокопрочного чугуна термообрабатывают путем индукционного нагрева шеек со скоростью

250-300 С/с. до температуры 1050-107СС о

У а кулачков со скоростью 200-250 С/с до температуры 1075-1100 С и затем охлаждают водяным душем с температурой 18-30 С до температуры самоотпуска 250-300 С с последующим охлаждением на воздухе. 1 табл.

1330187

Изобретение относится к термической обработке литейного чугуна и может быть использовано для закалки кулачковых валов в автомобильной, 5 тракторной и транспортной промышленности.

Цель изобретения — получение деталей с высокой твердостью.

Пример. Отливки кулачковых 10 валов из перлито-ферритного высоко= прочного чугуна с шаровым графитом марки В445-5 после предварительной механической обработки термообрабатывают. Вначале осуществляется пооче- 15 редный индукционный нагрев шеек в кольцевом индукторе-спрейере,предназначенного для закалки шеек при скорости 250-300 C/ñ с 1050-1075 С и охлаждение водяным душем с темпе- 20 ратурой 18-30 С. Потом индукционный нагрев кулачков в кольцевом индукторе-спрейере для закалки кулачков лри скорости .200-250 С/с с температурой 1075-1100 С и охлаждение во- 25 о дяным душем с температурой 18-30 С до температуры самоотлуска. Самоотпуск кулачков и шеек кулачкового вала производят лри 250-300 С за счет остаточной температуры в про- ЗО цессе охлаждения водой на воздухе.

Кулачковые валы в количестве е

200 шт,после предварительной обработки и забивки размоченных деревянных пробок в отверстия маслоканала на шейках, устанавливались в центре закалочного станка конструкции НИИТВЧ им. В.П,Вологдина в вертикальном положении,установленных влинии механической обработки валов завода "Серп 40 и Молот".

При закрытии крышки шкафа кулачковые валы начинают автоматически вращаться в индукторах-спрейерах с частотой 100 об/мин. На одной из по- 45 зиций станка осуществляется поочередная закал. а шеек кулачкового вала, а на.второй позиции — поочередная закалка кулачков. При нажатии кнопки Пуск" включается нагрев шеек и ку — 50 лачков, длительность которого контролируется автоматически с помощью реле времени. По окончании нагрева автоматически включается подача воды с помощью реле времени, которое 55 контролирует и длительность охлаждения до температуры самоотпуска шеек и кулачков. По окончании закалки распределительные валы меняются позициями и цикл закалки пОвторялся.

Результаты испытаний твердости и износостойкости поверхности шеек и кулачков, обработанных ло предлагаеМоМу способу распредвалов, представлены в таблице.

По известному способу выбран слеt дующий режим нагрева кулачков и шеек под закалку: температура 1050 С, скорость нагрева 300 С/с. Охлаждение с t050 С водяным душем (закалинание), после чего отпускание при

250 С в течение 2,5 ч, а по окончании выдержки охлаждение на воздухе.

Для получения данных о влиянии отпуска на твердость закаленного слоя параллельно обрабатывалась партия валов без отпуска.

Во всех двух партиях определяют показатели твердости,Так, после закалки беэ отпуска твердость на поверхности закаленного слоя шеек равна HRC 54-58, кулачков — на носике HRC 56-59, на цилиндрической части - HRC 42-48. После отпуска твердость закаленного слоя шеек НКС—

49-47, кулачков на носике — HRC

49-50, на цилиндрической поверхности — HRC 40-45.

Иэ сопоставления следует, что предлагаемый способ термической обработки позволяет получить более высокий уровень твердости (на шейках — HRC 52, на кулачках — HRC 54), . Выбор температуры закалки 1075 С

1 обусловлен необходимостью завершения превращения феррита в аустенит, насыщения аустенита углеродом до концентрации 0,45-0,50% за счет растворения графита и снижения степени ликвидации кремния в составе нагреваемого объема матрицы. При нагреве со скоростью 300 С/с выше 1075-1100 С происходит ускоренный рост зерен аустенита, что приводит к образованию в результате закалки крупноигольчатого мартенсита, обладающего меньшей твердостью и, что очень важно, повышенной хрупкостью и закалка сопровождается появлением трещин. Температура t050-1075 С выбрана с учетом обеспечения завершения превращения феррита в аустенит и его насыщения углеродом до концентрации 0,45-0,5 за счет растворения графита, а также не25 з 13301 обходиомстью снижения степени ликва. ции кремния с целью предотвращения образования мягких пятен на поверхности закаленного слоя шеек кулачкового о 5 вала. Нагрев со скоростью 250 С до температур ниже t050 С не завершает превращение феррита в аустенит.

Выбор скорости нагрева 300 С/с обусловлен возможностью стабильно осуществлять закалку шеек кулачкового вала без образования трещин на кромках отверстий маслоканала, расположенных в центральной части шеек.

Нагрев с большими скоростями, чем

300 С/с, сопровождается образованием трещин даже при использовании медных заглушек вместо размоченных деревянных пробок, забиваемых в отверстия . перед закалкой. Выбор скорости нагре- 2О

0 ва 250 С/с связан с необходимостью получения мелкозернистого аустенита при нагреве до 1050 С и интенсификацией процесса закалки шеек кулачкового вала.

Выбор температуры закалки 1100 С обусловлен необходимостью завершения превращения феррита в аустенит в цилиндрической части кулачка, которая нагревается с меньшей скоростью, чем носок кулачка предотвращение большего его перегрева и необходимостью насыщения аустенита углеродом за счет растворения графита, особенно в цилиндрической части кулачка. При нагреве до температур выше 1100 С очень сильно перегревается носок кулачка и на его краях возможно оплавление.

Температура закалки 1075ОС выбрана необходимостью завершения превращения 40 феррита в аустенит при нагреве со скоростью 200 С/с, а также насыщением аустенита углеродом эа счет растворения графита и снижения степени ликвации кремния особенно в цилиндриче- 45 ской части кулачка. Нагрев до темпе ратур ниже 1075 С не обеспечивает полного превращения феррита в аустенит и после закалки на поверхности закаленного слоя имеются легкие пятна.

Выбор .скорости нагрева 250 С/с обусловлен возможностью закалки без образования склонов на носках кулачков вала. Нагрев с большими скоростями приводит к образованию сколов носиков кулачка.

Выбор скорости нагрева 200 С/с связан с предотвращением нагрева закаленного соседнего кулачка до температуры выше 300 С в процессе нагрева следующего по очереди кулачка.

Возможность нагрева закаленного кулачка при нагреве следующего обеспечивается малым расстоянием между ними, а в силу сужения магнитного поля внутри индуктора-снрейера он изготавливается несколько шире (на 4

6 мм) кулачка, поэтому при нагреве следующего кулачка неизбежен подогрев закаленного кулачка и особенно его носика.

Выбор охлаждения водяным душем при 18-30 С связан с необходимостью получения однородной высокой твердости закаленного слоя. Охлаждение эмульсией не позволяет получить твердость выше HRC 35-40 и сопровождается образованием мягких пятен.

Выбор температуры самоотпуска

300 С обоснован максимальным снижением напряжений, особенно на носике кулачков (с 500-550 К1а до 330-375 МПа) без существенного снижения твердости (на HRC 2-3). Самоотпуск при больших температурах приводит к резкому снижению твердости закаленного слоя.

Применение температуры самоотпуска

250"С основано возможностью производить закалку без трещин на шейках и кулачках и особенно беэ сколов на их носиках. Самоотнуск при меньших температурах не обеспечивает предотвращение образования трещин и сколов на шейках и кулачках вала.

Таким образом, кулачковые чугунные валы, обработанные предлагаемым способом обладают более высокой твердостью, а следовательно и иэносостойкостью по сравнению с валами, обработанными известным способом.

Формула из обре тения

Способ термической обработки изделий из высокопрочного чугуна, преимущественно кулачковых распределительных валов, включающий индукционный нагрев, закалку и отпуск, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с це-! лью получения деталей с высокой твердостью, нагрев кулачков проводят со скоростью 200-250 С/с до 1075

1100 С, шеек — со скоростью 250 -, 300 С/с до 1050 — 1075 С, а закалку осуществляют охлаждением водяным душем с температурой 18 — 30 С

0 до температуры самоотпуска 250 — 300 С.

1330187

Температура, С

Средний износ, мм

Скорость

Средняя твердость, HRC нагрева, „ С/с

Самоотпуск

Закалки

Шеек

Кулачков

Кулачков

Шеек

250

250

1050

300

300

1075

250

200

1075

250

300

1100

Составитель В.Китайский

Редактор И.Сегляник ТехРед И.Попович Корректор E - P««

Заказ 3542/28

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

0,0015

0,002

Тираж 549 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

0,006

0,007