Способ охлаждения заготовок

 

Изобретение относится к металлургическому и литейному производствам, в частности к способам охлаждения слитков и отливок от температур аустенизации. Цель изобретения - повышение качества заготовок за счет предотвращения насыщения γ-фазы водородом сверх предела растворимости в бейнитной области. Скорость охлаждения определяют количеством диффузионно-распавшегося аустенита, которое к началу мартенситного превращения составляет S @ =(1-H O/4)/(1-K), где S @ - относительное количество α-фазы

H O - начальное содержание диффузионно-подвижного водорода

K - коэффициент распределения водорода между α- и γ-фазами при температуре начала мартенситного превращения. Способ позволяет снизить уровень остаточных напряжений в заготовках. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (51) 5 С 21 D 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

$К(1-Н р/4) /(1-К) .

ГОСУДАРСТЭЕННЫЙ НОМИТЕТ

ll0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

1 (21) 4377865/27-02 (22) 15.02.88 (46) 07.07.90. Бюл. М - 25 (72) В.Е.Пермитин, A.Ë.Голованов, В.П.Дмитриев, А.Б.Никишин и M.Ê.Tðóõèí (53) 621.785.79 (088.8) (56) Физика и химия обработки материалов, Н- 1, с.82-86.

Сборник научных трудов МИсИС.

М., 1973, вып.74, с.48-54.

Известия вузов. Черная металлургия, 1972, Р ?, с.139-141. (54) СПОСОБ ОКЛАД(ДЕНИЯ ЗАГОТОВОК (57) Изобретение относится к металлургическому и литейному производствам, в частности к способам охлажде/

Изобретение относится к металлургическому и литейному производствам, в частности к способам охлаждения слитков и отливок от температур аустенитизации, Цель изобретения — повышение качества заготовок за счет предотвращения насыщения р(-фазы водородом сверх предела.

Магнитометрическим методом для исследуемой стали строят термокинетическую диаграмму распада переохлажденного аустенита.

По этой диаграмме определяют ско рость охлаждения заготовки, которая соответствовала бы количеству распав2 ния слитков и отливок от температур аустенизации. Цель изобретения — повышение качества заготовок за счет предотвращения насыщения 2 -фазы водородом сверх предела растворимости в бейнитной области. Скорость охлаждения определяют количеством диффузионно-распавшегося аустенита, которое к началу мартенситного превращения составляет S (1-Н /4)/(1-K), где Б — относительное количество

o(-фаэы1 Н, — начальное содержание диффузионно-подвижного водорода; К— коэффициент распределения водорода между Ы- и у -фазами при температуре начала мартенситного превращения.

Способ позволяет снизить уровень остаточных напряжений в заготовках.

1 табл. шегося аустенита к моменту начала мартенситного превращения, равному. Формулу (1) получают следующим образом . За время охлаждения образца диаметром более 100 мм на воздухе водород практически не успевает уда- а

Л. литься из внутренних объемов стали, и происходит лишь его перераспределе- Й ние между р и у-фазами, скопление в микропорах и межфаэных поверхностях.

В этом случае исходное содержание диффуэионно-подвижного водорода Нр при температуре аустенитиэации в еди1576577 (2) 10

Н о

У 1-Б (1 К)

cl (3) ничном объеме металла должно сохраниться без изменения и в процессе - о превращения, т.е. где Б " сечение / -фазы, (1-Б„) - сечение у-фазы, С, С вЂ” концентрации водорода соответственно в о/ и у-фазах.

Отсюда находят концентрацию водорода в т-фазе

Иэ формулы (3) видно, что чем ниже температура диффузионного у Q( превращения и чем меньше остается количества переохлажденного аустенита, тем больше в нем концентрация водорода.

Хсли задаться максимально допусти- 25 мой концентрацией водорода в . г-фазе, т.е. пределом растворимости, который при температуре ниже 400 С составляет, 4 см /100 r то из формулы (3) получают выражение (1).

Поскольку при температурах ниже о

400 С в крупных заготовках успевает установиться параболическое распределение температур от центра к поверхности, то скорость охлаждения во всех точках заготовки практически одинаковая (это следует из уравнения теплопроводности). Это означает, что, обеспечив заданную скорость охлаждения на поверхности заготовки, получают

40 такую же скорость охлаждения и в центре заготовки.

Пример. Исследуют пять заготовок из стали 34ХНЗМ при 900 С, содержащих 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0 и

5,0 смэ/100 r диффузионно-подвижного

45 водорода. Определяют безопасные ско-, рости охлаждения заготовок до начала мартенситного превращения, при которых нераспавшийся аустенит был бы способен без пересыщения растворить в себе часть (в соответствии с коэффициентом распределения) исходного содержания водорода. Для этого используют формулу (1), где коэффициент распределения К при температуре Т М,1- 55

=250 C .равен 0,35. Такой расчет дает максимально допустимое количество -фазы. Г оспользовавшись термокинетической диаграммой f g превращения, опре-деляют соответствующую скорость охлаждения.V.

Результаты расчетов приведены в таблице.

В заготовках 2-5 указывается минимальная скорость охлаждения, чтобы предотвратить пересыщение водородом последних порций аустенита (при температуре Т„„,). Охлаждение с большими скоростями нерационально, так как возрастут внутренние напряжения. При температурах ниже начала мартенситного превращения водород переходит в -фазу беэ локального перераспределения между p(и фазами, вследствие весьма малой его подвижности в мартенсите. Заготовки 2-5 можно охлаждать с указанными скоростями без последующей противофлокенной обработки °

Заготовку 1 можно охлаждать как угодно медленно, не опасаясь, что последние порции аустенита пересыщены водородом.

Отрицательное значение Б, в заготовке 6 указывает на то, что, даже предотвратив диффузионное / -+ ( превращение (например„ путем закалки), не удастся избежать пересыщения

1 -фазы водородом при охлаждении до температуры Т

Использование предлагаемого способа охлаждения заготовок обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества: для каждой конкретной марки стали назначить минимально возможную скорость охлаждения слитков и отливок, если известны исходное содержание диффузионно-подвижного водорода и термокинетическая диаграмма

- О превращения для данной марки стали; снизить уровень внутренних напряжений и уменьшить вероятность возникновения трещин в заготовках исключить повторный нагрев заготовок с целью удаления диффузионно-подвижного водорода, если начальное его содержание не превышает 4,0 см /100 r.

Формула изобретения

Способ охлаждения заготовок, преимущественно из стали перлитного и бейнитного классов, включающий охлаж. дение от температуры аустенитиэации с регулируемой скоростью, определяеЗаготовка

2 3 4 5

Показатель

Н, см /100 r

Ч, а С/мин

4,0 5,0

0 -0,38

4,1 )4,1

1,5 2,0 3,0

0,95 0,77 0,38

0,9 1,6 2,6

1,0

1,15 (0,5

Составитель А.Орешкина

Техред M.дидык ° Корректор Т.Палий

Редактор Н.Рогулич

Заказ 1831 Тираж 513 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 1576577 мой по количеству распавшегося аустенита, отличающийся тем, что, с целью повышения качества эаго- .где товок эа счет предотвращения насыщения -фазы водородом сверх предела растворимости в бейнитной .области, скорость охлаждения определяют при количестве распавшегося аустенита к началу мартенситного превращения, сос- 10 тавляющем

1-Но/4

Я (i-К) .

Sg — относительное (в единичном объеме) количество о(--фазы;

Н вЂ” начальное содержание диф" фузионно подвижного водорода;.

К вЂ” коэффициент распределения водорода между af- и у -фазами при температуре начала мартенситного превращения.