Способ изготовления лонжеронов рам транспортных машин

 

Изобретение относится к механико-термической обработке стали и может быть использовано в машиностроении при изготовлении несущих конструкций , преиму1цественно автомобильных лонжеронов. Цель изобретения - повышение прочности и улучшение обрабатьшаемости при холодной вырубке. Сущность изобретения заключается в том, что в способе изготовления лон- - жёронов, включающем аустенизацию, ускоренное охлаждение до температуры на 30-7 ниже температуры начала бейнитного превращения, холодную вырубку заготовки, отпуск при 580- и формовку лонжерона при этой температуре, охлаждение производят в структуре 60-80% бейнита и 20-40% перлита , а отпуск производят двухстадийно: вначале перед холодной вырубкой с нагревом до Ас;, +(5-10) с и выдержкой в течение 3-6 мин, подстуживанием до АСд-(15-20) с и выдержкой 4- 5 мин, а з атем окончательный отпуск при формовке лонжерона. 1 з.п.ф-лы, 1 табл. а сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1511 4 С 21 П 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4251502/31-02 (22) 02.04.87 (46) 30.10.88.Бюл. У 40 (71) Днепропетровский металлургический институт им.Л.И.Брежнева (72) И.Е.Долженков, А.Н.Лещенко, О.С.Хусид, А.П.Клименко и Н.Ф.Андрющенко (53) 621.785.79 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1129249, кл. С 21 D 9/46, 1 984.

Авторское свидетельство СССР

У 1280028, кл. С 21 D 1/78, 1986. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОНЖЕРОНОВ

РАМ ТРАНСПОРТНЫХ МАКИН (57) Изобретение относится к механико-термической обработке стали и мо1 жет быть использовано в машиностроении при изготовлении несущих конструкций, преимущественно автомобиль„„SU„„1433991 А1 ных лонжеронов. Цель изобретения = повышение прочности и улучшение обрабатываемости при холодной вырубке.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе изготовления лонжеронов, включающем аустенизацию, ускоренное охлаждение до температуры на 30-70©С ниже температуры начала бейнитного превращения, холодную вырубку заготовки, отпуск при 580620 С и формовку лонжерона при этой температуре, охлаждение производят в структуре 60-803 бейнита и 20-40Х пер лита, а отпуск производят двухстадийно: вначале перед холодной вырубкой с нагревом до Ас +(5-10) С и выдержкой в течение 3-6 мин, подстуживанием до Ас1-(15-20) С и выдержкой 45 мин, а затем окончательный отпуск .при формовке лонжерона. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1433991

Изобретение относится к механикотермической обработке стали и может быть использовано н машиностроении при изготовлении несущих конструкций, преимущественно автомобильных лонжеро нов.

Цель изобретения — повышение прочности и улучшение обрабатынаемости при холодной вырубке. 10

Сущность изобретения заключается в следующем.

При изготовлении лонжеронов по иэвестному способу когда охлаждение полосы из аустенитного состояния до тем:15 о пературы на 30-70 С ниже температуры начала бейнитного пренращения проиэ водят со скоростью 40-70 C/ñ с пос- ледующей изотермической выдержкой продолжительностью 40 — 120 с, 20 формируется структура, состоя щая из 66-75% продуктов диффуэионного превращения переохлажденного аустенита (причем до 40 структурно сво бодного феррита) и остальное — бейнит.25 Такая структура, с одной стороны, не1 позволяет максимально использовать, резервы прочностных характеристик, стали, с другой стороны,. из-за нали-, чия пластинчатого перлита и особенно 30

: верхнего бейнита с игольчатыми карбидами затрудняет холодную вырубку за готовки.-В предлагаемом техническом .,решении ускоренное охлаждение произво1 дят таким образом, чтобы создать гра- 35, диент температур по сечению полосы

), (между поверхностью и центром ) 80100 С. Для этого необходимо учитывать интенсивность охлаждения и толщину полосы. Например, для полосы толщи- 40 ной 8 мм укаэанный градиент температур создается при оклаждении со скоростью 120-130 С/с, а для полосы толщиной 5 мм- при охлаждении со скоростью 150-160 С/с. По окончании уско-45 ренного охлаждения при температуре на 30-?О С ниже температуры начала бейнитного превращения. поверхностные слои полосы переохлаждаются до указанной температуры, а внутренние слои

P имеют температуру на 80-100 С ныше,и при дальнейшем охлаждении на воздухе происходит выравнивание температуры по толщине полосы (разогрев поверхности и охлаждение центра) с обра зованием 60-80 бейнита (верхнего) и 20-40 пластинчатого перлита.

Если градиент температур по сечению полосы при охлаждении составляет о менее 80 С, то внутренние слои также н основном претерпевают превращение по промежуточному механизму, что принодит к нарушению оптимального соотношения структурных составляющих перлиТа и бейнита, н результате ухудшается обрабатываемость при вырубке„ сни жается пластичность. Если градиент температур превышает 100 С, то в структуре вьщеляется структурно снободный феррит, снижается прочность стали. Полученная структура (60-80Х верхнего бейнита и 20-40% пластинчатого перлита) является (как в известном способе) неблагоприятной для холодной нырубки, что приводит к преждевременному износу и.даже поломке ножниц, пуансонов. Поэтому н предлагаемом техническом решении перед холодной вырубкой производят нагрев лонжеронной полосы до температуры Ас< +(5-10) С и выдерживают н течение 4-6 мин. При этом в стали происходит превращение перлитных колоний в аустенит, а также частичное растворение игольчать|х карбидов верхнего бейнита с сохранением игольчатости самого бейнита. Пии последующем охлаждении до температуры Ас „ -(15-20) С и выдержке 4"5 мин происходит превращение аустенита в перлит по абнормальному механизму с образованием карбицов сферической формы, а также частичная сфероидизация карбидов бейнитной фазы. В результате такой термической обработки формируется структура зернистого перлита и верхнего бейнита со сфероидизированной карбидной фазой. Эта структура значительно улуч. шает обрабатываемость при холодной вырубке, Если нагрев перед холодной вырубкой производят вьппе температуры

Ас,+ (5-1 0)ОС, то происходит полное растворение карбидов бейнитной фазы, уменьшается плотность дислокаций, увеличивается количество аустенита, который при охлаждении превращается в перлит, в результате снижаются прочностные характеристики. Если нагрев производят до температуры ниже Ас + с !

+(5-10) С, структура практически не меняется, происходит лишь частичное растворение карбидной фазы, ухудшается обрабатываемость при холодной вырубке.

Если продолжительность выдержки при температуре Ас „ +(5-1 0) С меньше

3 14339

4 мин, не в полной мере происходит превращение перлита в аустенит и сохраняется игольчатость карбидов бейни= та — ухудшается технологическая плас—

5 тичность. При выдержке более б мин растворяется карбидная фаза бейнита, увеличивается количество аустенита, снижается прочность. Если подстуживание производят до температуры выше 1р

Ас1 +(15-20) С, требуется значительное увеличение выдержки для протека- ния абиормального распада аустенита, кроме того, снижается прочность. Если подстуживание производят до тем- 15 пературы ниже Ас, -(15-20) С, то происходит превращение аустенита по нормальному механизму с образованием пластинчатого перлита — ухудшается обрабатываемость при холодной выруб- 2р ке.

Если продолжительность выдержки при температуре Ас„ -(15-20) С меньше 4 мин — не закончено превращение аустенита по абнормальному механизму, 25 образуется пластинчатый перлит — также ухудшается обрабатываемость при вырубке. Выдержка более 5 мин структурных изменений не вызывает, но увеличивает время термообработки. 30

Окончательный требуемый комплекс свойств обеспечивается второй стадией отпуска во время формовки собственно лонжерона при температуре 580620 С. При этом продолжитеЛьность отпуска на второй стадии составляет

10-15. мин. При продолжительности отпуска менее 10 мин снижается пластичность стали, а при продолжительности более 15 мин снижаются прочно стные характеристики.

Пример. В лабораторных условиях исследовали листовые карты толщиной

8 мм из стали 19ХГС. В результате опытов по ускоренному охлаждению установ-45 лено, что градиент температур 80100 С по толщине карты достигается о при охлаждении со скоростью 120-о

130 С/с..Специальными исследованиями определены точка А „ — 755 С и темпе 50 о ратура начала бейнитного превращения — 590 С.

На металлургическом заводе прокатали партию полос иэ сталй 19ХГС размерами 8х400х6000 мм, После выхода из чистовой клети полосы задавали в водовоздушное охлаждающее устройство о и охлаждали со скоростью 110-140 С/с (обеспечивая градиент температур по

91

4 толщине полосы 70-110"С) цо температуры поверхности 540-560 С с дальнейшим охлаждением на спокойном воздухе (предлагаемый способ). От полос отбирали для исследования образцы.

Часть полос обрабатывали по изве стному способу: охлаждение после прокатки со скоростью 70 С/с до темперао туры 540 С с последующей выдержкой в течение 40 с и охлаждение до комнатной температуры.

Обработанные по известному способу лонжеронные полосы на машиностроительном заводе подвергали раскрою с пробивкой отверстий, отпуску в течео ние 1 ч при 600 С с одновременной формовкой лонжеронов. Лонжеронные поло- . сы, произведенные по предлагаемому способу, подвергали двухстадийному отпуску: вначале перед холодной вырубкой с нагревом до 755-770 С, выдержкой в течение 3-7 мин, подстуживанием до 745-730 С, выдержкой 36 мин, затем холодной вырубке и окончательному отпуску при 600 С в течение 5-20 мин с одновременной формовкой лонжеронов. После первой стадии отпуска от полос отбирали образцы, на которых исследовали обрабатываемость при пробивке отверстий.

Окончательно обработанный прокат, изготовленный по известному и. предлагаемому способам подвергался исследованиям. Режимы обработок, а также результаты исследований представлены в таблице.

Исследования показали, что изготовление лонжеронов рам транспортных машин по предлагаемому способу по сравнению с известным позволяет на 16-20Х повысить прочностные характеристики проката из низколегированных сталей, значительно улучшить обрабатываемость металла при холодной вырубке, повысив, например, стойкость пуансонов в 3 раза. Кроме того, сокращается общая продолжительность процесса эа счет уменьшения общей продолжительности отпуска.

Формула изобретения

1.Способ изготовления лонжеронов рам транспортных машин преимуществен" но из стали 19ХГС, включающий аустенитизацию, ускоренное охлаждение до о температуры на 30 — 70 С ниже темпе-

1433991 туры ЬΠ— 807 верхнего бейнита и

20-40Х пластинчатого перлита, а перед отпуском и формовкой лонжерона осуществляют нагрев заготовки до

Ас +(5-10) С с выдержкой при этой температуре в течение 4-6 мин и с последующим подстуживанием до Ас (15-.20) С с выдержкой при этой температуре в течение 4-5 мин.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что продолжительность отпуска при формовке состанляет 10-15 мин. отпуска

Т

Временное сопротивление,ИПа

Перваа стадия

Способ

Градиент температур по сечен«п полосы, С

Продолжительность

2 стадии отпуска, мин

Количество резон пуансона до полом ки, ит.

Относительное удлинение, I

ТемпеПродолжительТемпеПродолжнтельность ратура ступени, "0 ность выдержкиРмии выдержки мин!

l Известный

> зо

745

755

?О Предлагаемы>>

740

760

735

>О0

2О

7ЗО

?70

»о

74Î

760

740

7ео

740

760 во

>О

740

7е0

Составитель а.Кулемин

Редактор М.Петрова Техред . 1.g«щьк KoPPeKToP M Пожо

Заказ 5518/29 Тираж 545 Подписное

011ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ратурл> начала бейнитного превращения дальне>ппее охлаждение на воздухе до комнатной температуры полосы, холодную вырубку заготовки, отпуск при

580-620 С и формовку лонжерона при температуре отпуска, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьпоеHHA прочности и улучшения обрабаты. ваемости при холодной вырубке, уско- 10, ренное охлаждение проводят с обеспе чением переохлаждения поверхност, ных слоев над центром полосы на !

> 80-100 С и с получением в стали струко

3 8

4 >О

5 15

4 ° 17

3 !2

7 12

4 >О

64 680

48 910

>85 850

192 ВО5

88 710

185 780

113 880

185 835

84 895