Способ закалки стальных деталей


 

C21D1/74 - 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 2562598:

Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" (RU)

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.

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к вакуумной термической обработке деталей, при их нагреве в вакуумной однокамерной электропечи, а именно к способу закалки стальных деталей в однокамерной вакуумной электропечи в среде газообразного азота, и может найти применение в машиностроении общего назначения, приборостроении, самолетостроении и космической технике.

Из уровня техники известен способ термической обработки стальных деталей (Патент RU №1064629), включающий нагрев до температуры 800÷850°C в вакууме 10-3÷10-5 мм рт.ст., окончательный нагрев до температуры закалки и выдержку при изменении давления путем введения аргона до 10-2 мм рт.ст. и закалку в масле при давлении 8-760 мм рт.ст.

Недостатком известного способа является то, что закалка осуществляется охлаждением в масле, после чего требуется использование дополнительного оборудования для промывки деталей от индустриального масла и устройств вытяжки и улавливания испарений масла.

Известен способ изготовления стальных деталей (Патент RU №2109081), которым деталь, формообразованную из хромсодержащей среднеуглеродистой стали, подвергают химико-термической обработке в среде газообразного азота, затем осуществляют ее закалку и отпуск при температуре 510÷530°C в течение 1,5÷2 ч. Закалу осуществляют путем нагрева в соляной ванне при температуре 850÷900°C, с последующей выдержкой в течение 12÷18 мин до получения твердого раствора азота и охлаждением по режимам, предотвращающим образование остаточного аустенита.

Недостатком известного способа является то, что способ характерен длительным и трудоемким циклом изготовления, требующим большого количества единиц специального технологического оборудования. Требуется обязательная защита органов дыхания рабочего от вредных испарений солей при работе на соляных ваннах и наличие специальной вытяжки для улавливания вредных испарений солей.

Известен способ термической и химико-термической обработки стальных изделий в вакууме (Патент RU №2324001), в котором проводят азотирование и светлую закалку путем вакуумного нагрева в плазме повышенной плотности, формируемой между изделием и экраном за счет создания эффекта полого катода. Плазму повышенной плотности формируют из смеси при следующем соотношении компонентов, масс.%: азот 50÷80, аргон 10÷25. Азотирование проводят при температуре 700÷850°C. Светлую закалку осуществляют путем нагрева от температуры азотирования до температуры 900÷4000°C, выдержки 15÷30 мин и быстрого охлаждения в потоке гелия со скоростью, превышающей критическую скорость закалки стали. Затем осуществляют низкий отпуск при температуре 250÷350°C. Повышают контактную долговечность и износостойкость упрочненного слоя за счет регулировки структуры, твердости, износостойкости, шероховатости и закалочных дефектов.

Недостатком известного способа является то, что способ характерен длительным и трудоемким циклом изготовления, требующим большого количества единиц специального технологического оборудования.

Также известен способ термической обработки стальных деталей (ОСТ 92-1311-77), согласно которому рекомендуется следующий режим закалки в двухкамерной печи: обрабатываемые изделия нагреваются в камере нагрева печи до температуры закалки, охлаждаются в масле, или в безокислительной среде, или в вакууме уже в камере охлаждения печи, или на воздухе.

Данный способ выбран в качестве прототипа как наиболее близкий к способу по предлагаемому изобретению.

Недостатком известного способа является то, что для закалки деталей с применением масла требуется:

- дополнительное оборудование: закалочный бак с маслом, бак для горячей промывки деталей от масла;

- обеспечение мер по охране труда при работе на закалочном баке с маслом.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в разработке экологически чистого способа закалки стальных деталей, позволяющего исключить недостатки прототипа и получить детали с высокой объемной твердостью и минимальной деформацией.

Поставленная задача решается за счет того, что обрабатываемые детали нагревают 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 11006000 бар.

Осуществление способа.

Обрабатываемые стальные детали (например, из сталей марок 95X18, 20X13, 07Х16Н6, 03Х11Н8М2Ф и сплава марки 36НХТЮ) предварительно подвергают механической обработке и промывают от смазочно-охлаждающей жидкости, затем помещают в сетчатый контейнер, загружают в однокамерную вакуумную электропечь и нагревают до температуры закалки 1020÷1060°C. Затем стальные детали выдерживают при температуре закалки и рабочем вакууме 7,5×10-5÷3,75×10-5 мм рт.ст. и, в завершении, быстро охлаждают при подаче чистого газообразного азота под давлением 1100÷6000 бар. По завершению процесса охлаждения до 50°C, детали выгружаются из вакуумной печи.

В результате такой закалки поверхность деталей получается чистой, с металлическим блеском, с соответствующими механическими свойствами.

Можно сравнить два способа режима закалки и выделить преимущества предлагаемого режима и недостатки прототипа:

1. Продолжительность предлагаемого режима меньше режима прототипа, так как не требуются дополнительные операции:

- перемещения деталей из камеры нагрева в камеру охлаждения;

- перенос деталей из печи в закалочный бак с маслом;

- дополнительная горячая промывка от масла в промывочном баке.

2. Улучшаются условия труда термиста при сохранении экологической чистоты процесса, который выполняет загрузку и выгрузку садки (деталей) и визуальный контроль выполнения заданной программы на конкретную термическую обработку. Удобство в работе достигается наличием программного обеспечения вакуумной электропечи, которая автоматически точно выполняет запрограммированный режим термической обработки по разработанной программе.

3. В результате рекомендованного режима закалки достигается практически бездеформационная термическая обработка окончательно механически обработанных деталей.

Достигаемый технический результат заключается в улучшении качества обрабатываемых деталей при сохранении экологической чистоты процесса, повышении уровня эксплуатационных свойств наиболее нагруженных и дорогостоящих деталей космических аппаратов (КА). Предусматривается снижение трудоемкости механической обработки сложнопрофилированных деталей и сокращение цикла их изготовления, расширение технических возможностей применения такого способа закалки на другие сплавы. Предусматривается также снижение энергоемкости, стоимости и трудоемкости обработки.

Способ закалки стальных деталей, включающий нагрев до температуры закалки в вакууме, выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что нагрев, выдержку и охлаждение производят в однокамерной вакуумной электропечи, при этом нагрев деталей под закалку ведут до температуры 1020÷1060˚C, выдержку при указанной температуре проводят в вакууме 7,5×10-5÷3,75×10-5 мм рт.ст., а охлаждение осуществляют в среде газообразного чистого азота под давлением 1100÷6000 бар.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для отжига в колпаковой печи стопы рулонов холоднокатаной полосовой стали. Конвекторное кольцо содержит расположенные в параллельных плоскостях по окружности с равным шагом под углом к радиальному направлению ребра.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения равномерности нагрева отжигаемого материала высокотемпературная печь для отжига рулонов (4) содержит печной стенд (2), несущее устройство (3), образующее опорную поверхность (17) для соосного размещения рулона (4) над печным стендом (2) с зазором, защитный колпак (6), соосно охватывающий печной стенд (2) с несущим устройством (3), подключенный к трубопроводу (10) для подачи защитного газа и к трубопроводу для отвода защитного газа, содержащий цилиндрический корпус (7) и закрывающий сверху корпус (7) купол (16), вращающееся уплотнение (9) между печным стендом (2) и защитным колпаком (6), а также нагревательный колпак (13), охватывающий с зазором защитный колпак (6), при этом осевой участок корпуса защитного колпака (6), определяемый расстоянием (h) по высоте между опорной поверхностью (17) несущего устройства (3) и печным стендом (2), содержит поверхность, которая составляет, по меньшей мере, три четверти от поверхности купола.

Изобретение относится к термообработке стали, в частности к отжигу рулонных полос в колпаковых печах, и может быть использовано при производстве холоднокатаной стали для штамповки деталей сложной конфигурации.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в технологии термообработки холоднокатаных полос из низкоуглеродистых сталей, используемых в автомобильной промышленности.

Изобретение относится к области термической обработки стали в колпаковых печах. .

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в колпаковой печи для отжига стопы рулонов холоднокатаной полосовой стали. .

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для отжига стопы рулонов холоднокатаной полосовой стали. .

Изобретение относится к устройству для термической обработки черных и цветных металлов, а именно к отжигу рулонов проката в колпаковых печах. .

Изобретение относится к черной металлургии, а именно - к конструкциям колпаковых печей. .

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.
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 технологии упрочнения поверхности стали и может быть использовано при ремонте сельскохозяйственной техники. Способ упрочнения поверхности стальных изделий включает цементацию поверхностного слоя стального изделия с использованием плазмы дугового разряда обратной полярности между электродом из углеродсодержащего материала и упрочняемой поверхностью стального изделия с перемещением электрода вдоль упрочняемой поверхности. Цементацию поверхностного слоя ведут пульсирующей дугой, для чего электроду из углеродсодержащего материала сообщают колебательные движения с частотой колебаний 5-20 Гц, при этом на каждом колебании электрод из углеродсодержащего материала вводят в контакт с упрочняемой поверхностью с продолжительностью контакта 0,02-0,05 с. Предлагаемый способ упрочнения обеспечивает глубину упрочнения слоя 1-3 мм и твердость HRC 55-60. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх