Способ высокотемпературной термомеханической обработки деталей

 

Способ относится к области высокотемпературной термомеханической обработки (ВТМО), предпочтительно высокомарганцовистой стали, и предназначен для промышленности обработки деталей, используемых в железнодорожном транспорте. Цель изобретения - повышение механических свойств за счет получения однородной мелкозернистой структуры при одновременном исключении образования карбидов. Способ позволяет получить мелкозернистую однородную аустенитную структуру при исключении образования карбидов, повысить механические свойства металла и сопротивление контактно-усталостным разрушениям. Отливки из стали 11ОГ13Л изотермически выдерживают не менее 2 ч при 1140-1180°С, проводят пластическую деформацию прессованием со степенью обжатия 15-20% при температуре изотермической выдержки с последующей закалкой в воде при температуре не ниже 950°С. Затем металл снова полностью прогревают и изотермически выдерживают не менее 2 ч при температуре 1060-1100°С, проводят пластическую деформацию со степенью обжатия 15-20% при температуре изотермической выдержки с последующей закалкой в воде. Износостойкость деталей возрастает в 1,7-2 раза. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1518393 А1 (51)4 С 21 D 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ AEHT СССР (2 1) 429 1588/2 3-02 (22) 18.06.87 (46) 30.10.89. Бюл. 11 40 (71) Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (72) Р,З.Кац,А.Ф.Матвиенко,А,Г.Царенко, Е.М ° Кривощапова и И.А,Петрова(53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 313873, кл. С ?1 D 7/14, 1971.

Черняк С.С. и др. Свойства стали

110Г13Л после горячей деформации.—

Металловедение и термическая обработка металлов, 1970, 11 9, с.59 °

Заявка Японии У 61-243118, кл. С 21 D 8/02, 1986. (54) СПОСОБ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

757) Способ относится к высокотемпературной термомеханической обработке (ВТМО), предпочтительно высокомарганцовистой стали, и предназначен для промьппленности обработки деталей, используемых в железнодорожном транИзобретение относится к высокотемпературной термомеханической обработке высокомарганцовистой стали и предназначено для обработки деталей, используемых в железнодорожном транспорте °

Цель изобретения — повьппение механических свойств эа счет получения однородной мелкозернистой структуры при одновременном исключении образования карбидов.

2 спорте. Пель изобретения — по ьппение механических свойств эа счет получения однородной мелкозернистой структуры при одновременном исключении образования карбидов. Способ позволяет получить мелкозернистую однородную аустенитную структуру при исключении образования карбидов, повысить механические свойства металла и сопротивление контактно-усталостным разрушениям. Отливки из стали 110Г)ЗЛ изотермически выдерживают не менее 2 ч при 1140-1180 С, проводят пластическую e!1! M !0 e toB HHe co степеь-!0 обжатия 15-20Х лри температуре изотермической выдержки с последующей закалкой в воде при темперао туре не ниже 950 С. Затем металл снова полностью лрогревают и иэотермически выдерживают не менее 2 ч при температуре 1060-1100 С, проводят пластическую деформацию со степенью обжатия 15-20Х при температуре изотерьа.ческой выдержки с последунщей закалкой в воде. Износостойкость деталей возрастает в 1,7-2 раза.1 табл.

Указанная цель достигается путем 4 высокотемпературной термомеханической обработки в два этапа.

Пример. По предлагаемому способу обрабатывают отливки стали типа 110Г13Л. ВТМО включает два этапа:

1 этап — прогрев со скоростью 2025 мм/ч, иэотермическая выдержка не о менее 2 ч при 1180-1140 С, пластическая деформация со степенью обжатия

15-20Х лри температуре изотермичес1518 Ç

КоА выдержки на прессе, закалка H восе де при температуре не ниже 950 С;

2 этап — прогрев со скоростью

20-25 мм/ч, выдержка при 1060-1100"С, пластическая деформация прессованием со степенью обжатия 15-20Х при те:— пературе изотермической выдержки, закалка в воде при температуре не ниже 950 С.

Одновременно ведут обработку стали по известному способу и с отклонениями от парамстр"a предлагаемого способа. Результаты механических испытаний металла представлены в таблице.

Обработка по предлагаемому способу позволяет увеличить прочностные, пластические и вязкостные свойства стали по сравнению с известным.

Первая изотермическая выдержка в диапазоне температур 1140-1180 С требуется для устранения остаточных карбидов. Выдержка 2 ч — это минимальное время, за которое происходит полная стабилизация твердого раствора и растворение остаточных карбидов по границам зерен. Верхний предел по температуре (1180 С) обусловлен тем, что при дальнейшем повышении температуры полностью исчезает эффект высокотемпературной механической обработки. Нижний предел по температуре (1140 С) обусловлен тем, что при пластической деформации ниже о

1140 С появляется мелкодисперсная карбидная фаза по границам зерен.

Вторая изотермическая выдержка необходима для полного устранения остаточных мелкодисперсных карбидов (в объеме) зерен. В температурном диапазоне 1060-1100 С выдержка 2 ч— это минимальное время, в течение которого происходит полное растворение мелкодисперсных карбидов в объеме зерен. Верхний предел по температуре обусловлен тем, что при поо вторнои выдержке выше 1100 С происходит обратное укрупнение зерна, полученного на первом этапе. Нижний предел по температуре обусловлен в основном временем выдержки. Если процесс изотермической выдержки проводить при температуре ниже 1060 С, то время выдержки резко возрастает, т.е. процесс растворения мелкодисперсных карбидов в объеме зерен резко эамедляется. Если деформацию проводить ниже 15Х то не достигается од5

1О

l5

50 нородная мелкодисперсная структура, а 207. деформации — это нижний предел, при котором достигается равномерное мелкозернистое строение металла во всем объеме, дальнейшее увеличение деформации не приводит к улучшению механических свойств стали и экономически нецелесообразно.

Температура начала закалки по предлагаемому способу должна быть не о менее 950 С, в противном случае однородную аустенитную структуру беэ Кар бидов получить невозможно. Наличие же мелких карбидов внутри зерна, а тем более по границам зерен, приводит к потере пластичности и значительному снижению сопротивления контактно-усталостным разрушениям.

Время прогрева детали из расчета

20-25 мм/ч (по сечению отливки) выбрано для гарантии полного растворения карбидов и=ходя из теппопроводности стали Гатфильда, которая меньше теппопроводности, например, углеродистой стали в 6 раз.

Предлагаемый способ дает воэможность получить мелкозернистую чисто аустенитную структуру металла, в котором отсутствует карбидная фаза, обеспечивает высокие механические свойства металла, а также увеличивает сопротивление хрупкому разрушению.

Способ обработки деталей может применяться, в частности, для изготовления сердечника крестовин стрелочных переводов. Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа обработки деталей появляется в условиях эксплуатации эа счет продления срока их службы.

Испытания показали, что среднесетевая долговечность крестовин, изготовленных из стали Гатфильда и обработанных по известной технологии, равна - 80 мпн.т. груза, долговечность крестовин, изготовленных нэ стали Гатфильда и обработанных по предлагаемому способу, равна

135 мпн.т груза (пройденного через крестовину).

Формул а изобретения

Способ высокотемпературной термомеханической обработки деталей иэ высокомарганцовистой стали, включающий двухстадийный нагрев до температуры аустенизации с пластической

151839 3 деформацией на калщой стадии с промелгуточным и окончательным охлаждением, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств эа счет получения однородной мелкоэернистой структуры прн одновременном исключении обраэования карбидов, нагрев на калдой стадии ведут иэ расчета 20-25 мм/ч, осуществляют иэотермическую выдержку не менее

2 ч деформацию при температуре иэотермической вьдеркки со степенью т

)5-20Х и охлаждение с температуры яе ниве 950 С, при этом на первой стае дни нагрев ведут до ) )80-1140 С, а по второй - до 1100-)060 С.

151B393

1

ci I a е м х—

I I

go. w а м а е к

4I < IC

ewg

40 лей

I а

01

К О. е м е

o)w е е г- je к е е

Х " 10 е х ) щ. х с е с е

1 Х I 0 а

I о

О

О (Ч с 4

0 с Ъ л

СЧ

I I 1 1 !

1 1 I I 1! вг:

Ю

С 4

I о и м

С Ъ

СЧ С 4

I 1 1

1 1 1

4I

<. и

4Х

СЭ

Ю

СЧ

+ и и с ((Ъ

I (Ъ о о и о Ф

СЧ (С СЪ М с! сч а-л Ф,р

44 Ъ С Ъ Ъ М

О OI м сч сч

Ю

N с\ СЪ с 4

v х к и

О О О Ъ Л О О W O И ФИО м съ и и и и и и м ммсь.0 О и (ъ

О О Ф Л О Л О

0 СЪ С! (\ С Ъ (Ъ С Ъ

1г — — л с Ъ О Ф О Оа (Ъ вЂ” Ф Ф О Оа с I N О 0 О .Ф .0 О

С 4 0 0 (с! 0 (Ъ 0 0 с Ъ (Ъ 0 сп 0 м 0 0 0 0 0 У (4 OI

М СЧ оо е и

0 .О о о

И 0 т и о о .0 (м! и и о

Сс\ /Ъ

О О Q О О и и мъ an и ° мъ о о о g o и Й О и и о о

С Ъ 0 мЪ И о о

N (Ъ о о о

Ю

С 1

О О О О О т И И О N

О О Q О О ооо

-сЧ О оо о

О О О О О ь

Р Ео л И И о о о

Оо Я о о оо с

00 Ф

0 Ю!

О Ю О О О О О О О ОФО О О О О о 00 а со à co co а а m co co и со а Ф

0 Т оо о о о

00 ф (О оо оо

Ю

И о

О О О О О мЪ

О((7 OI О OI о ооо и иии

О(Оа О\ OI о о о и и и

Oa OI O о о и

Оа

СЧ ХСС I а е о о и и

О OI

Е К CI

i .!."

I Ю Ю

CO O0

Ю о оио

И an O an

ОЪ О(Оа о о а и

О О

CI

In

Q О О О Q м \ м\ И мЪ И

О О О О(О о

И о о и и о О(Ю Ю

an an

О о о и и

Оа О

С!

QNan (4 о а

N и о о

N N о о

СЧ С 4 и и о о сч сч о о (4 N

Ю

С 4 о о ю (4 СЧ оо о — сч— о сч о

СЧ о о

О (4

Ю с4

Ю о!

Ю

CI

Ю

00 о

Ю (О

CI

CO

Ю о

О

О о о о

ЧЪ ф О о о о о О

С! о о,о

О М (О ооо

О о

Ю о о

Ю о

С 4 N

1 1 л "5 оо оо

СЧ СЧ о о о ф (О (О

oog о о ф

1 е а!

1 1 С! е е е х

Cl К Е Х ам (с

CI P. (. х а 1.е 2 :. 1."! Ф

COWXXN

1

Я и

О ji

1 е х е

5 v

< х и а д е

1 и в 0 е е

4! О х и

О

О С<

d u

L е (° к к 1 1 хе we с(л с< л

Я к ка о е е к е -е м е м е к е ецв в в х -х g 3t -х мх °

В е В х С к <о 5m ge ge gе елелелemer

< ей л «фей

l0 а v

1 Е d а х в и к о х

d Х

Я СЧ

Зх (С- И

1х5