Способ термообработки изделий из конструкционных сталей


 

C21D1/25 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2561611:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") (RU)

Изобретение относится к области обработки черных металлов, в частности к повышению механических свойств конструкционных сталей. Для повышения значений показателей ударной вязкости и пластичности без снижения показателей прочности изделие подвергают закалке и высокому отпуску, а затем осуществляют последующую обработку изделия путем воздействия на него в течение 35 мин пульсирующим газовым потоком со скоростью от 25 до 30 м/с, частотой колебаний от 600 до 1000 Гц и переменным звуковым давлением от 80 до 90 дБ. 1 ил.

 

Заявляемое изобретение относится к области обработки черных металлов, в частности к повышению механических свойств конструкционных сталей.

Детали машин в процессе эксплуатации зачастую подвергаются радиальному биению и другим нагружениям динамического характера, поэтому упрочняющая обработка деталей машин должна помимо достаточной статической прочности обеспечивать высокую устойчивость к ударным нагрузкам.

Наиболее распространенная упрочняющая обработка деталей машин из среднеуглеродистых легированных улучшаемых сталей, таких, как сталь 40Х, представляет собой закалку на мартенсит с последующим высоким отпуском при температуре 550-680°С (улучшение).

В результате подобной термообработки структура стали будет представлять собой сорбит отпуска - дисперсную феррито-цементитную смесь с зернистой формой карбидных включений, которая призвана обеспечить устойчивость изделия к динамическим нагрузкам в сочетании с приемлемым для нетяжелонагруженных деталей значением предела прочности и условного предела текучести.

Актуальной является задача повышения значений показателей ударной вязкости без снижения показателей прочности термоулучшенных конструкционных легированных сталей, при решении которой целесообразно использовать пульсирующий дозвуковой низкочастотный газовый поток как эффективное, недорогое и экологически чистое средство воздействия на структуру, напряженное состояние и механические свойства металлических изделий.

Известен способ термической обработки, которому подвергают изделия или заготовки из двухфазных титановых сплавов (см. патент RU 2417950 С1., опубл. 10.05.2011 г. Бюл. №13.). Изделие из двухфазного титанового сплава ВТ14, нагретое в электропечи до температуры закалки от 850 до 880°C, после требуемой выдержки помещают в рабочую камеру, где охлаждают под действием пульсирующего водовоздушного потока, обладающего скоростью от 25 до 30 м/с, частотой колебаний от 830 до 1000 Гц, импульсным воздушным давлением от 8 до 12 кПа и переменным звуковым давлением от 80 до 90 дБ, оказывающего на закаливающееся изделие комплексное воздействие. Расход воды при этом составляет от 1 до 1,5 л/мин. Данный способ позволяет уменьшить поводку при термической обработке изделий из двухфазных титановых сплавов, а также увеличить их твердость и износостойкость после закалки и последующего старения в сравнении со стандартной термической обработкой.

Основными недостатками способа являются значительная технологическая сложность при его реализации, связанная с необходимостью быстрого закрепления нагретого изделия в рабочей камере и введения дозированного количества воды в воздушный поток, а также необходимость нахождения нагревательной печи вблизи установки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ повышения механических свойств изделий из легированных среднеуглеродистых сталей, прошедших закалку с высоким отпуском (см. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Материаловедение. - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2004 г. С.285), который заключается в выдержке до 60 часов деталей в атмосфере аммиака при 500-600°C, принятый в качестве ближайшего аналога.

Основным недостатком данного известного способа повышения механических свойств термоулучшенных конструкционных сталей является отсутствие обеспечения достаточной надежности, связанное с недостаточно благоприятным сочетанием значений показателей ударной вязкости, пластичности и прочности, достигаемым в результате его применения. К недостаткам способа также относятся поверхностный характер повышения механических свойств, хрупкость азотированного слоя, использование дорогостоящего оборудования и значительная продолжительность. Способ недостаточно эффективен применительно к экономнолегированным улучшаемым сталям, таким как сталь 40Х, так как в них мало легирующих элементов, нитриды которых обеспечивают упрочнение азотированного слоя.

Перед заявляемым изобретением поставлена задача повысить надежность термоулучшенных конструкционных сталей за счет повышения значений показателей ударной вязкости и пластичности без снижения показателей прочности.

Решение поставленной задачи достигается тем, что термоулучшенную конструкционную сталь обрабатывают без нагрева пульсирующим газовым потоком, обладающим скоростью от 25 до 30 м/с, частотой колебаний от 600 до 1 000 Гц и переменным звуковым давлением от 80 до 90 дБ до 35 минут.

Таким образом, изобретение позволило получить технический результат, а именно повысить надежность термоулучшенных конструкционных сталей за счет повышения значений показателей ударной вязкости и пластичности без снижения показателей прочности.

На фиг.1 приведена таблица, характеризующая свойства стали 40Х после закалки и стандартного высокого отпуска при температуре 580°C и такой же термообработки с последующей обработкой пульсирующим газовым потоком в течение 35 мин без нагрева, где σВ - временное сопротивление разрыву (МПа); σ0,2 - условный предел текучести (МПа); KCU - ударная вязкость (МДж/м2); δ - относительное удлинение (%); HRC - твердость (безразмерные единицы Роквелла).

Заявляемое изобретение реализуется следующим образом: термоулучшенную (подвергнутую закалке и высокому отпуску по стандартным режимам) конструкционную сталь обрабатывают без нагрева пульсирующим газовым потоком, обладающим скоростью от 25 до 30 м/с, частотой колебаний от 600 до 1000 Гц и переменным звуковым давлением от 80 до 90 дБ до 35 минут. В качестве газа используют воздух.

В ходе процесса обработки пульсирующим газовым потоком с течением времени механические волны, генерируемые пульсациями газового потока, оказывают существенное воздействие на распределение и подвижность дислокаций в стали, а также влияют на величину остаточных напряжений.

Так, для стали 40Х после закалки и стандартного высокого отпуска при температуре 580°С и такой же термообработки с последующей обработкой пульсирующим газовым потоком в течение 35 мин без нагрева были получены несколько более высокие, в сравнении со стандартным термоулучшенным состоянием, значения предела прочности и условного предела текучести при значении относительного удлинения выше более чем на 13% и ударной вязкости выше на 20%.

Обработку пульсирующим газовым потоком по приведенным режимам также применяют к готовым термоулучшенным изделиям без дополнительного нагрева.

Таким образом, изобретение позволило получить технический результат, а именно повысить надежность термоулучшенных конструкционных сталей за счет повышения значений показателей ударной вязкости и пластичности без снижения показателей прочности.

Способ термообработки изделий из конструкционной стали, включающий закалку и высокий отпуск изделия, отличающийся тем, что осуществляют последующую обработку изделия путем воздействия на него в течение 35 мин пульсирующим газовым потоком со скоростью от 25 до 30 м/с, частотой колебаний от 600 до 1000 Гц и переменным звуковым давлением от 80 до 90 дБ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области технологии машиностроения, а именно к упрочнению поверхностного слоя стальных деталей. Осуществляют низкотемпературное азотирование детали, а затем проводят ее поверхностное пластическое деформирование.

Изобретение относится к технологии объемного упрочнения и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности, где используется режущий инструмент, технологическая оснастка и др.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам поверхностного упрочнения с получением закалочных структур. Для повышения износостойкости деталей машин из закаливаемых металлов, преимущественно из железоуглеродистых сплавов, и создания на поверхности детали полностью или частично закаленного поверхностного слоя с однородными свойствами по его толщине инструментом в виде резца, имеющим режущую и деформирующую кромки послойно подрезают поверхностный слой детали с сохранением его механической связи с деталью по своей узкой стороне, при этом пластически деформируют подрезанные слои рабочими поверхностями инструмента, после чего подрезанные слои укладывают на деталь деформирующей кромкой инструмента.

Изобретение относится к термосиловой обработке маложестких осесимметричных заготовок типа «вал». Для повышения качества заготовок осуществляют силовое воздействие на заготовку за пределом действия закона упругости в пределах выбранного участка заготовки, управление пределом текучести при силовом воздействии производят путем регулирования температурного воздействия на участок заготовки, деформирование заготовки производят изгибом, заготовку перегибают знакопеременно, одновременно с деформированием изгибом ведут вращение заготовки с одновременной ее осевой подачей, причем изгибающий момент не должен быть приложен на расстоянии более пяти диаметров заготовки от места перегиба с фиксацией проработанного участка заготовки в поперечном направлении.

Изобретение относится к области термомеханической обработки и может быть использовано для изготовления ответственных элементов конструкций, крепежных изделий различного назначения.

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к области термомеханической обработки низколегированных сталей, и может быть использовано для изготовления ответственных элементов конструкций, крепежных изделий различного назначения.

Изобретение относится к способам термосиловой обработки маложестких осесимметричных деталей типа «вал». Для повышения качества деталей осуществляют статическое силовое воздействие на вал в процессе полного цикла термообработки, который разделяют на подциклы, при этом один конец вала закрепляют жестко, а второй конец - с возможностью перемещения, в течение каждого из подциклов прикладывают силовое воздействие ко всему валу, производят нагрев вала в пределах участка, затем осуществляют закручивание в одну сторону данного участка с последующим его охлаждением, затем цикл повторяют для другого участка с его закручиванием в другую сторону за пределом действия закона упругости.

Изобретение относится к инструментальному производству, а именно изготовлению металлорежущего инструмента с применением наплавки. Способ изготовления наплавленного режущего инструмента включает механическую и термическую обработку корпуса, наплавку быстрорежущей сталью рабочего слоя, его поверхностное пластическое деформирование и высокотемпературный отпуск.

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения и может найти применение при изготовлении закаленных тонколистовых деталей. Способ включает установку заготовки в полость штампа, электронагрев её в штампе и одновременное с нагревом растяжение изделия, последующее охлаждение в штампе, при этом растяжение осуществляют до напряжений, превышающих предел текучести материала изделия.

Изобретение относится к области металлургии конструкционных сталей и сплавов, а именно к термомеханической обработке аустенитных коррозионно-стойких хромоникелевых сталей.
Изобретение относится к области термической обработки стальных деталей. Для обеспечения стойкости, надежности деталей и получения заданных механических свойств осуществляют изотермическую закалку деталей в закалочной среде на водной основе, содержащей частицы размолотых фракций солей минералов с одновременным образованием на поверхности стальной детали керамического диффузионного слоя путем адиабатного изменения кристаллической решетки и структуры стали за счет реакции замещения атомов железа атомами магния и упомянутыми частицами минералов, обладающих способностью диффундировать в поверхностный слой стальной детали.

Изобретение относится к области упрочняющей термической обработки поверхностного слоя изделий. Способ плазменной термической обработки поверхностного слоя изделий включает нагрев рабочей поверхности изделия аргоновой плазменной дугой прямого действия на токе обратной полярности.

Изобретение относится к технологии термической обработки. Для повышения хладостойкости и снижения коробления изделия осуществляют его восстановительный отпуск при температуре 450±10°С с выдержкой от 3 до 7 часов с последующим охлаждением на воздухе, при этом нагрев изделия в диапазоне температур от 100 до 450°С ведут со скоростью до 50°С/час.2 пр., 2 ил. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт, используемых при производстве постоянных магнитов.
Изобретение относится к термической обработке углеродистых инструментальных сталей. Способ термической обработки включает закалку сталей с температуры 760-780°C и последующее воздействие на них при комнатной температуре пульсирующего дозвукового воздушного потока частотой 1130-2100 Гц и звуковым давлением 120-140 дБ.

Изобретение относится к оборудованию для термообработки кольцеобразной заготовки. Приспособление для поддержки кольцеобразной заготовки для транспортирования и нагрева ее нагревательным устройством содержит центральный узел, вращающийся приводной механизм, расположенный в центральном узле, и опору для заготовки.

Изобретение относится к восстановительной термической обработке узлов водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР) и направлено на повышение ресурса и обеспечение безопасной эксплуатации реакторов ВВЭР-1000.

Изобретение относится к способу термообработки металлического полосового материала для получения полосового материала, имеющего механические свойства, которые различаются по ширине полосы.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам поверхностного упрочнения с получением закалочных структур. Для повышения износостойкости деталей машин из закаливаемых металлов, преимущественно из железоуглеродистых сплавов, и создания на поверхности детали полностью или частично закаленного поверхностного слоя с однородными свойствами по его толщине инструментом в виде резца, имеющим режущую и деформирующую кромки послойно подрезают поверхностный слой детали с сохранением его механической связи с деталью по своей узкой стороне, при этом пластически деформируют подрезанные слои рабочими поверхностями инструмента, после чего подрезанные слои укладывают на деталь деформирующей кромкой инструмента.

Изобретение относится к способам установления возможности термического совмещения различных конструкционных сталей в плакированных изделиях и может найти применение на предприятиях энергетической отрасли, в проектных и научно-исследовательских организациях при проектировании и изготовлении энергетического оборудования.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к вакуумной термической обработке деталей, и может найти применение в машиностроении общего назначения, приборостроении, самолетостроении и космической технике. Для улучшения качества обрабатываемых деталей при сохранении экологической чистоты процесса, повышения уровня эксплуатационных свойств наиболее нагруженных и дорогостоящих деталей космических аппаратов осуществляют нагрев деталей до температуры закалки 1020÷1060°C в однокамерной вакуумной электропечи, затем их выдерживают при рабочем вакууме 7,5×10-5÷3,75×10-5 мм рт.ст. и быстро охлаждают в печи при подаче чистого газообразного азота под давлением 1100÷6000 бар.
Наверх