Способ термической обработки низкоуглеродистых легированных сталей

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к химико-термической обработке сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей из низноуглеродистых леги-- ровэнных сталей, содержащих 17 - 25 мас.% Сг, работающих в условиях износа. Целью является повышение износостойкости за счет образования слоя, равномерно упрочненного карбидными волокнами. Образцы из сталейс содержанием хрома 17-25 мае.% подвергают цементации, параметры которой определяют из изотермического сечения диаграммы состояния Fe-Cr-C- сплавов, при 940 1200вС. Углеродный потенциал среды равен концентрации углерода в аустенкчре, соответствующей линии конца полиморфного превращения , а температуру выбирают таким образом, чтобы содержание хрома соответствовало углу конодного треугольника , описывающего равновесные составы сосуществующих фаз. 1 з.п, ф-лы, 1 ил,, 2 табл. л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

КСПУВЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHAM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4339788/02 (22) 08.12.87 (46) 23.02.91. Бюл, NP 7

; (71) Днепропетровский металлургический институт (72) В.И.Мовчан, В.В.Владимирова, Л.Г.Педан, В.И.Иваница, А.С,Ковзель,:

А.Л.Степанов, Т.Н.Одинченко и Л.Н.Грицаенко (53) 621.785.52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1014985, кл. С 23 С 8/22, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1122750, кл. С 21 D 1/78, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Ф 881150, кл. С 23 С 8/22, 1981..- (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ ЛЕГИРОВАННЫХ

СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к металлурпии, в частности к химико-термической обработке сплавов, и может

Изобретение относится к металлур-, гии, в частности к химико-термической обработке сплавов, и может быть использовано при изготовлении изде лий из ниэкоуглеродистых сталей, содержащих 17-25 мас.7 Cr,-работающихв условиях износа.

Цель изобретения - повышение иэносостойкости эа счет образования слоя, равномерно упрочненного карбидными волокнами.

Способ осуществляют следующим образом, Низкоуглеродистые легированные стали с содержанием хрома 17-25 мас.Х

„„SU„„1629349 A 1 (5))g .С 23 С 8/22, С 21 D 1/78

2 быть "HcIIOJIbsoBBHO при изготовлении деталей иэ низкоуглеродистых леги-рованных сталей, содержащих 17—

25 мас.Х Cr работающих в условиях износа, Целью является повьппение износостойкости за счет образования слоя, равномерно упрочненного карбидными волокнами. Образцы из сталей с содержанием хрома 17-25 мас.Ж подвергают- цементации, параметры которой определяют из изотермического сечения диаграммы состояния Fe-Сг-Ссплавов, при 940-1200 С. Углеродный потенциал среды равен концентрации углерода в аустеннпе, соответствую щей линии конца полиморфного превращения, а температуру выбирают таким образом, чтобы содержание хрома . соответствовало углу конодного треугольника, описывающего равновесные составы сосуществующих фаэ. 1 э.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Cb подвергают цементации при 940-1200 С ф в контролируемой атмосфере с угле- Я » родным потенциалом, равным концентрации углерода в аустените, соответствующей линии конца полиморфного (- / превращения.

Исходная структура сплава состоит из зерен легированного феррнта. Цементацию осуществляют при температуре

940-1200 С, зависящей от содержания основного легирующего элемента (хрома),и определяют положением точ.ки равновесия (чертеж, точка А) трех фаэ $ + ф. + карбид на иэотермическом сечении тройной диаграммы состояния! 629349

15

Таблица!

Опыт

Темпервтура цементации, с одер рома

940

1,0

Ое55 14

5& карбидная фаза в виде глобулай выта путна ваяв чеяяй

То яа аарбядяая фаза в вяла волоков

940

0,60

0,8

1,1

0i8

15 5

980

),0

l,0

П.р н м е ч а и и е. Опыты l н 2 - известный способ; опыты 3 я 4 - преллатаею и способ °

Fe — Cr-С. Температура изотермического сечения выбирается по соответствию положения точки равновесия процентному содержанию легирующего элемента.

Диффузионное науглероживание поверхностного слоя приводит к увеличению концентрации углерода в феррите.

Пересыщение феррита углеродом обуславливает выделение из него одновременно аустенита и карбида, Металлографический анализ структуры диффузионного слоя показывает, что он состоит из аустенитной матрицы, пронизанной тонкими карбидными волокнами, вытянутыми в направлении науглероживания (в основном перпендикулярно рабочей поверхности) по всей ширине слоя от поверхности до границы с исходным ферритом. Выбранная температура цементации обеспечивает для сталей, преимущественно содержащих

17-25 мас.7. Cr совместный рост аустенита и карбидов в виде эвтекто- . идных колоний.

Данная структура естественного композита обеспечивает получение твердой поверхности, равномерно упрочненнбй по всему диффузионному слою 30 карбидными волокнами, имеющей высокое сопротивление износу, Образцы из стали с разным содержанием хрома и низким исходным содержанием углерода (до 0,04 мас.%) загружают в цементационную вакуумную печь и нагревают до рабочей температуры. Для сталей Х17 и Х19 рабочие температуры 940+10 С и 980 1-10 С, аоответствонно при величине углеродного потенциала 0 5 мас.7 С, который определяют по изотермическому сечению диаграммы состояний Fe-Cr-С сплавов при 940 и 980 С.

Результаты испытаний сталей, упрочненных согласно предлагаемому и известному способам, представлены в табл.l и 2.

Как следует из результатов испытаний, применение предлагаемого способа позволяет в 2 раза повысить-износостойкость сталей, формула изобретения

1. Способ термической обработки низкоуглеродистых легированных сталей, преимущественно хромистых с содержанием хрома 17-25 мас.7, включающий цементацию и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения иэносостойкости за счет образования слоя, равномерно упрочненного карбидными волокнами цементацию ведут при 940-1200 С с углеродным потенциалом среды, равным концентрации углерода в аустените, соответствующей линии конца полиморфного превращения, 2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что температуру цементации выбирают в зависимости от концентрации хрома так, чтобы содержание хрома соответствовало углу конодного треугольника, описывающего равновесные составы сосуществующих фаз.

1629349

Т а б л и ц а 2

Износ, г

Сталь

Ролик Колодка Суммарный

Х17

Х17

Х19

Х19

Х17

Xl7

И 7, %с

M У5

Составитель М.Шелагуров

Редактор Н.Яцола Техред М.Дидык

Корректор М.Демчик

Заказ 411 Тираж 566 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

%сг 20

Предлагаемый способ

0,0467 0,0412 0,0879

0,0388 0,0185 0,0573

0,458 0,0!64 0,0632

0,0235 0,0172 0,0407

Известный способ

0,0904 0,0880

0,0715 0,0319