Способ термической обработки деталей из нержавеющих мартенситностареющих сталей

 

О П И С А Н И Е (и) 58404¹

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Овввтвиии

Социалистических

Республик

Ъ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл С 21D 6/00

С 23F 17/00 (22) Заявлено 01.12.75 (21) 2194786/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.12,77. Бюллетень № 46 (45) Дата опубликования описания 03.01.78

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.785.79 (088.8) (72) Авторы изобретения

H. Г. Лапин, Э, С. Цырлин, М. О. Самсонова, В. С. Фридман, T. Б. Будылина, В. В. Зюкин и Ю. В. Мельников (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

ИЗ НЕРЖАВЕЮЩИХ МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при термической обработке деталей из нержавеющих мартенсптностареющих сталей, работающих на пстпранпе и износ.

В современном машиностроении для изготовления деталей, имеющих высокие износостойкость и усталостную прочность, применяются нержавеющие мартенситностареющие стали, подвергаемые азотированию. Температура азотирования мартенситностареющих сталей совпадает с температурой старения этих сталей.

Извсст(и способ термической обработки я ютпру(мы х стал(й,:ill KJl lo÷à þùïéñÿ в быстром нагреве после азотир(пгашгя до температуры аустепизяцип (870- 900"С) с последующей закалкой (1). Однако известный способ обработки е может быть применен IlpH упрочнении нержавеющих мартенситностаре5оших сталей, так как он рассчитан только на повышение твердости диффузионного слоя и не учитывает воздействия указанной термической обработки на механические свойства сердцевины стали. После обработк.l по известному способу обеспечивается получение высокой поверхностной твердости (60 — 65 HRC)

:!a глубину 0,2 — 0,3 мм и низкой твердости в сердцевине детали (25 — 30 НКС). Разность между твердостшо неглубокого повсрхностного слоя и сердцевины детали прп эксплуатации деталей, подвергаемых высокой нагрузке, приводит к продавливанию и разрушению азотированного слоя илп всей детали.

Известен также способ термической обработки деталей из нержавеющих мартенситностареющих сталей, заключающийся в азотировании, совмещенном со старением (2).

Сердцевина при этом не упрочняется, так как температура азотирования ограничена сравнительно узким интервалом температур (550 †6 С), а сам процесс идет длительное время. При темжературс язотирования ниже

550"С получается небольшая глубина диф15 фУÇHoHk!ol о cJ!051, oH HM(. PT повьппенп 5 Io х1т 5 Ilкость, я твердость сердцевины пз-за длительности процесса возрастает незначительно.

Прп температуре выше 600 С происходит еще большее снижение твердости сердцевины из20 за образования значительного количества аустенита.

Целью изобретения является повышение прочности сердцевины детали. Это достига25 ется тем, что в способе термической обработки деталей, включающем операцию азотирования, совмещенного со старением, после азотипования проводят закалку и повторное старение при температуре на 10 — 40 C ниже тем30 пературы азотировяния.

584044

Режим термообработки

Твердость 1RC

Механические свойства

Азотирование, совмещенное со старением

Повторное старение

Поверхность СердцеСпособ

Закалка a„, кгм/см2 оь, кг/мм детали вина детали

104,2

Температура

570 С, выдержка

48 ч в среде аммиака

10,5

Известный

560 С, Зч

530 С, Зч

64

52

132,5

133,8

6,2

5,9

Температура

570 С, выдержка

48 ч в среде аммиака

Предлагаемый

850 С

560 С, Зч

530 С, Зч

63

49

134,7

147,3

5,4

5,0

900 С

560 С, Зч

530 С, Зч

48

61

135,7

147,4

5,4

5,0

1000 С

Составитель Г. Шевченко

Техред Л. Гладкова

Корректор Л. Котова

Редактор Н. Корченко

Тираж 693

Изд. № 989

Подписное

Заказ 2721/10

Типография, пр, Сапунова, 2

Лзотирование, совмещенное со старением, выполняют по режимам перестаривания при

550 — 600 С в течение 48 — 72 ч, что обеспечивает повышение твердости в поверхностном слое до 65 IRC, а в сердцевине до ЗО HRC!.

Последующая закалка с температуры 880—

900 С приводит к незначительному снижению твердости поверхностного слоя и протеканию мартенситного превращения в сердцевине детали. Повторное старение вызывает резкое возрастание твердости сердцевины детали; твердость в поверхностном слое остается без изменений. Такая обработка обеспечивает высокую твердость, а следовательно, высокий предел прочности и вязкости в сердцевине детали, что препятствует продавливанию и разрушению азотированного слоя при эксплуатации деталей, подвергаемых высокой нагрузке.

Пример. Проводят термическую обработку деталей из высокопрочной нержавеющей мартенситностареющей стали ОЗХ13Н8Д2ТМ (ЭП-699). Состав стали следующий, вес.

Таким образом, значения твердости и прочности сердцевины сталей, обработанных по предлагаемому способу, превышает на 40—

45% значения твердости и прочности сердпсвины сталей, обработанных по известному. способу, при сохранении высокой твердости поверхности.

Одновременно определяют износостойкость сталей, обработанных по известному и предлагаемому способам. Износостойкость оцснивают по потере веса прп испытании в условиях трения скольжения (ролик по колодке) со смазкой при удельной нагрузке 50 кгс/см .

Испытания проводят на машине типа CNLI,— 1 в течение 24 ч. При обработке по известному способу потери веса 0,005 — 0,008 г; при обработке по предлагаемому способу 0,006 â€,01 г, т. е. остаются практически на том же уровне

4 углерод 0 03; никель 8 5; хром 12 5; титан 0 82; молибден 0 95; медь 2 0; железо остальное. Для получения сравнительных данных параллельно осуществляют термическую

5 обработку трех групп однотипных деталей, изготовленных из этой стали.

Детали после изготовления и подготовки поверхности подвергают азотированию, совмещенному со старением, при 570 С в тече10 ние 48 ч в среде чистого аммиака со степеньк диссоциации 50 — 70%. Затем детали подвергают закалке с температур 850 С, 900 С, 1000 С (выдержка 30 мин) с последующим охлаждением на воздухе до комнатной темпе15 ратуры. Далее проводят повторное старение при 560 С и 530 С (3 ч) и охлаждение до комнатной температуры.

Во всех случаях контролируют значения твердости на поверхности и в сердцевине де20 тали, а также предел прочности и ударную вязкость.

Полученные данные приведены в таблице. (потери веса при испытании сталей без азотироваппя 0,3 — -1,0 г) .

Формула изобретения

Способ термической обработки деталей из нержавеющих мартенситностареющих сталей, включающий азотирование, совмещенное со

30 старением, отл и ч а ющи и ся тем, что, с целью повышения прочности сердцевины, после азотирования проводят закалку и дополнительное старение при температуре на

10 — 40 С ниже температуры азотирования.

35 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СШЛ № 3137596, кл. 148-152, 1964.

2. Бирман С. P. Экономнолегированные

40 мартенситностареющие стали, с. 197.