Способ термического упрочнения

 

Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано в черной металлургии при изготовлении кольцевых изделий диаметром 700 - 3000 мм из среднеуглеродистой и низколегированной стали. Цель изобретения - улучшение качества изделий и удешевление способа путем исключения операции холодной правки. Сущность изобретения заключается в том, что охлаждение изделия с температуры аустенитизации в интервалах 850 - 700°С и 550 - 420°С ведут со скоростью 120 - 240 град/мин, а между ними со скоростью 480 - 600 град/мин.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1) С 21 D 1/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4473966/23-02 (22) 17.06.88 (46) 23.06.90. Бюл. М 23 (71) Институт черной металлургии (72) И.Г. Узлов, А.И., Козловский, С. А. Гусев, 1Î.И. Черевик, .М.И. Староселецкий, В.И. Узлов, П.П. Быков, В.И. Нечаев, ВЛ. Озимин,, М.С. Валетов, В.И. Хейфец, А.И. Коваленко и В.3. Пительманова (53) 621.785.79 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 555150, кл.. С 21 D 9/34, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 575374, кл. С 21 D 9/34, 1977.

Изобретение относится к области термической обработки стали и может быть использовано в черной металлургии при изготовлении кольцевых изделий диаметром 700-3000 мм из среднеуглеродистой и низколегированной стали.

Цель изобретения — улучшение качества изделий и удешевление способа путем исключения операции холодной правки.

Сущность изобретения заключается в том, что охлаждение колец в процессе термической обработки осуществляется только в узком интервале температур 700-550 (; в то время как в известном способе заданный интервал значительно шире и равен 850-570 С.

Скорость охлаждения 120-240 град/мин в интервале 850-700 С приводит к по„„SU„„1573033 А 1

2 (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ (57) Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано в черной металлургии при изготовлении кольцевых иэделий диаметром 700-3000 мм из среднеуглеродистой и ниэколегированной стали.

Цель изобретения — улучшение качества изделий и удешевление способа путем исключения операции холодной правки, Сущность изобретения заключается в том, что охлаждение изделия с температуры аустенитизации в интервалах

850-700 С и 550-420 С ведут со скоростью 120-240 град/мин, а между ними со скоростью 480-600 град/мин, 2 табл. нижению температуры кольца, которое остается несколько выше критической > точки А„, (равная 600-680 С для р среднеуглеродистой стали при заданных скоростях охлаждения). При этом обеспечивается формирование незначительного градиента температуры по сечению изделия (60-80 С) Дальнейшее © повышение скорости охлаждения

СО () 240 град/мин) вызывает снижение значения А до 640-660 С и ниже при

l.З одновременном увеличении температурного градиента (более 120 С). Уменьшение скорости охлаждения ((120 град/

/мин) повышает значение А „э {7 700 С) и и в результате приводит к формированию в структуре металла значительного количества свободного феррита (более 10%) ° обладающего низкой прочностью и высокой пластичностью.

1573033

830-850

830-850

850-700

550-420

550-420

480-600

600-900

60-120

До 640-570

От 640-570 до 420-320

450

Отпуск при температуре, С

Охлаждение на спокойном воздухе до температуры окружающей среды, С

Общая продолжительность ускоренного охлаждения кольца, с

<15-20 15-20

До 170

До 260

Скорость охлаждения 480-600 град/

/мин в интервале температур 700550 С обеспечивает формирование по сечению кольцевого изделия структуры, содержащей мелкозернистый пластинчатой формы перлит (1-2 балла) и сво.бодный феррит (4-8%), расположенный в виде сетки по границам ерлитных зерен, Градиент температуры по сече.нию кольца при этом не превышает 150-180 С, Дальнейшее увеличение скорости охлаждения (э 600 град/мин) способ-! ствует формированию структуры не в за-5

:данном интервале (700-550 С), а несколько нкже 500-400 С (верхняя область бейнитного.преФращения) .

Металл, структура которого состо,ит из верхнего бейнита, характеризу- р0

: ется пониженной пластичностью (д <10%) . и не обеспечивает выпопнекие требо:ваний нормативно-технической документации, предъявляемых к уровню . пластических свойств термообработанных кольцевых иэделий.

Уменьшение скорости охлаждения ((480 град/мин) приводит к снижению уровня прочностных свойств металла

Ь (950 Н/мм ) за счет увеличения объемной доли свободного Феррита в структуре стали (более 18%).

Скорость охлаждения 120-240 град/

/мин в интервале 550-420 С обеспечивет выравнивание температуры по ce"" чению изделий и уменьшение температурного градиента от 180 до 100 С по сравнению с известным способом от

300 до 200 С.

Дальнейшее повьппение скорости охлаждения (> 240 град/мин) приводит к увеличению коробления изделий, а

Нагрев до температуры аустенитизации, С

Охлаждение в интервале температур, С, со скоростью, град/мин:

120-240 понижение (<120 град/мин) — к снижению производительности автоматизированной закалочной линии. Выбранный диапазон скоростей охлаждения обеспечивает хорошую синхронность работы отдельных закалочных устройств, настроенных на определенный режим охлаждения.

Пример, Проводят термическую обработку 100 шт. бандажей второй марки (диаметром 1260 мм) по известному и предлагаемому способам.

Химические составы стали,%: углерод 0,57; марганец 0,71; кремний

0ф319ФосФор0,013,".сера 0,021;медь

0,011, а также углерод 0,63, марганец 0,71, кремний 0,37 фосфор 0,012; сера О, 13; медь О, 11%.

Технология термической обработки предусматривает поштучный нагрев иэделия до температуры аустенитизации

s шахтной печи в течение 2,5 ч, Дифференцируемое охлаждение его в спецИальном эакалочном устройстве, позволяющем осуществлять вращение изделия в вертикальной плоскости со скоростью 100 об/мин. При этом охлаждающие устройства, расположенные неподвижно на устройстве, обеспечивают подачу охлаждающей жидкости на все грани иэделия. Конструкция охлаждающих устройств при реализации различных способов термической обработки позволяет регулировать скорость охлаждения граней .бандажа в заданных интервалах температур. Последующий отпуск. колец проводят поштучно в печи продолжительностью

Режим термической обработки изделий:

Предлагаемый Известный способ способ

15730

Т а б л и ц а

Параметры обработки Механические свойства

Коробление, мм

Интервал температур С

Ударная вязкость, МДж/м

Временное сопротивление разрыву, /мм тносиельное длиение,X

Предлагаемьй способ

850-700

700-550

550-420

850-700

700-550

550-420

850-700

700-550

550-420

850-700

700-550

550-420

120

1000

16

0 30

0,27

1 4

2,8

1040

14

0 28

0,26

2 0

3,1 057

980

0,32

0,79

1060

14

0,28

0,26

1,9

3,2

Запредельные значения

940+

960

0,57

900-700

700-550

550-420

120

12

0,20

0,18+

2,1

2,4

В табл. 1 приведены температурновременные параметры ускоренного охлаждения при термическом упрочнении по предлагаемому способу и уровень механических свойств, коробления кольцевых изделий, В табл,2 приведены температурно-временные параметры охлаждения при термическом упрочнении по (2 1 и уровень механических свойств коробления кольцевых изделий.

Причем в табл.1 и 2 "+" — величина механических свойств металла не удовлетворяет требованиям ГОСТа, "++" — значение коробления изделия превьппает величину допуска на геометрические размеры (+ 6 мм) .

Термическая обработка колец по известному способу позволяет уменьшить величину коробления до 4,8- 20

14,8 мм, но при этом наблюдается нестабильность уровня прочностных свойств, что приводит к необходимости забракования по этой величине до

T0% кольцевых изделий и проведения 25 дополнительной холодной правки 5% изделий, Термическая обработка бандажей по предлагаемому способу обеспечивает 100% выход годного за счет сниСодержание углерода в стали, Х Скорость охлаждения, град/мин

1

0 57

0,63

0 57

0,63

33 ь жения величины коробления их до 1,43,2 мм при выполнении требований

ГОСТа, предъявляемых к прочностным и пластическим свойствам металла. Данные значения коробления изделий находятся в пределах допусков на их геометрические размеры (+6 мм) и тем самым исключают необходимость проведения операции холодной доправки изделий после термической обработки.

Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я

Способ термического упрочнения преимущественно кольцевых изделий из среднеуглеродистой стали, включающий нагрев до Ас, выдержку, прерывистое охлажденйе не ниже 420 0 с заданной скоростью в различных температурных интервалах в течение 80-160 с и отпуск, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества изделий и удешевления способа путем исключения операции холодной правки,. охлаждение в температурных интервалах

850-700 С и 550-420 С проводят со скоростью 120-240 град/мин, а охлаждение между этими интервалами осуществляют со скоростью 480-600 град/мин, 1573033

Продолжение табл. 1

Содержание углерода в стали, %

Параметры обработки

Механические свойства

Коробление, Интервал темпераоС

Скорость ох лаждения, град/мин

Временное сопротивление разрыву, H /мм тносиельное дарная язкость, МД*/ удлинение,%

О,57. 960

1000

0 4

0,3

16

240 . 660

600.

2 8

3,6

0,57 !

16

940»

960

О 32

О,з

-2 О

2,6

6,57

940+

950

18

16 Ф г 1

2,3

О 4

0,35

4 2

6,6 +

5,8

6,4»»

oç

0,25

О г8

0,26

1040

13

12

11

9 (), 57

0,57

3,6

5,2

940+

980

0 35

0,25

600

550-420

850-700

700-600

940+

950

2 8

4,6

16

О Зз

0,34

0,57

600-420

850-700

700-550

700-550

550-350

60.ог»

О 35

0,3

8»

18

920+

97б

5,5

6 8»+

3,8

4,6

0,57

0,57

Предлагаемый способ

1000 14

Ю40 12

240*

120*2

12Î

О 28

0,26

850-700

700-550

550-420

85О-700

700-550

550-420 го

3,1

О 57

0,63

1000

Э

1 4

2,8

0,30

0,27

16

0 57

* Данные значения скоростей времени охлаждения граней

** Данные значения .скоростей времени охлаждения граней

850-750

750-550

550-420

800-700

700-550

550-420

850-700

700-600

600-420

900-700

700-550

550-420

850-700

700-550

550-450

800-700

700-55О охлаждения обеспечивают общую продолжительность

84 с, охлаждения обеспечивают общую продолжитепьность

159 е.

1573033

Таблица 2

Содержание углерода в стали, /

Механические свойства

Коробление, мм

Параметры термической обработки

Скорость охлаждения, град/мин

ОтносиИнтервал температур, С

Ударная вязВременное сотельное удли нение,X противление кость, Щж/м разрыву, Н/мм

900+

0,57

4,8

0,32

0,57

9,6

98С

0,28

920

О, 22+

0,63

5,8

0,63

0,32

14, 8+"

1010

il р и м е ч а н и е. Предусмотрены следующие значения механических свойств для бандажей в,орой марки, временное сопротивление разрыву не менее 950 Н/мм относительное удлинение не менее 10Х, ударная вязкость не менее С,25 ЦЦж/м2 °

Составитель А. Кулемин

Техред Л. Серд|окова Корректор - О. Ципле

Редактор. Н. Бобкова

Заказ 1622 Тираж 521 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óærîðoä, ул. Гагарина,!01

850-640

640-420

850-570

570-320

850-640

640-420

850-570

570-320

120