Способ закалки крупных роторных заготовок из хромомолибденованадиевой стали
Q 11 И-<- A Я К E 111730830
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.04.76 (21) 2350785/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (51) М,К .
С 21D 1/56
Государственный комитет (53) УДК 621.78.08 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения В. К. Фарафонов, Л. М. Платкова и В. В. Коровина (71) Заявитель Уральский дважды ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции, ордена Красного Знамени, ордена Отечественной войны
1 степени, ордена Трудового Красного Знамени и ордена «Красное
Знамя Труда» завод тяжелого машиностроения им. Серго Орджоникидзе (54) СПОСОБ ЗАКАЛКИ КРУПНЫХ РОТОРНЫХ
ЗАГОТОВОК ИЗ ХРОМОМОЛИБДЕНОВАНАДИЕВОИ
СТАЛИ
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к термической обработке крупных роторов из хромомолибденованадиевой стали.
Известен способ термической обработки (закалки) цельнокованых роторных заготовок, заключающийся в охлаждении нагретой заготовки водой или водовоздушной смесью (1).
Известный способ вызывает появление 10 значительных внутренних напряжений, коробление и трещинообразование в роторах переменного сечения и особенно при наличии ребер на бочке.
Известен способ закалки крупных поко- 15 вок роторов из хромоникельмолибденованадиевой стали, включающий нагрев, охлаждение на воздухе, в воде, а затем в масле (2).
Недостатком известного способа являет- 20 ся возникновение больших внутренних напряжений, коробления и трещин из-за резкой охлаждающей способности воды.
Известен способ закалки крупных поковок роторов из хромоникельмолибденовых и 25 из хро мои икельмолибденованадиев ых сталей, включающий нагрев, охлаждение на воздухе до температуры поверхности 620—
640, а затем в воде (3).
Известный способ непригоден для закалки роторных заготовок из хромомолибденованадиевой стали, имеющей высокую температуру начала перлитного превращения, поскольку при подстуживании на воздухе происходит перлитный распад аустенита с выделением избыточного феррита. В результате цапфы поковок нормализуются и ударная вязкость металла снижается.
Известные способы термической обработки роторных заготовок не позволяют обеспечить требуемую однородность механических свойств по сечению и высокое сопротивление хрупкому разрушению крупных роторных заготовок, изготовляемых из слитков массой свыше 80 — 100 т. Так, в поверхностных зонах роторной заготовки с диаметром бочки 1150 мм о0,з составляет 56—
58 кгс/мм - и а„равняется 10 — 17 кгсм/см, а в осевой зоне бочки о0,з снижается до 34—
38 кгс/мм и ан до 0,5 — 3 кгсм/см2 при заданном уровне этих свойств в центральной зоне îo )40 кгс/мм и а„)4 кгсм/см2.
Резкое снижение механических свойств в осевой зоне массивных частей заготовок об730830 условлено в первую очередь пониженным содержанием углерода в зоне отрицательной ликвации, усугубляющейся с увеличением массы слитка. Повышение свойств в осевой зоне массивных сечений может быть достигнуто увеличением скорости охлаждения, например закалкой в воде. Однако закалка в воде приводит к возникновению больших термических напряжений в крупных роторных заготовках переменного сечения и к образованию закалочных трещин.
Известен также способ закалки крупных изделий, заключающийся в нагреве до температуры аустенитизации, выдержке и последовательном охлаждении в трех средах: вначале в среде с максимальной охлаждающей способностью до температуры поверхности детали на 5 — 150 ниже Мн, затем в среде с минимальной охлаждающей способностью в течение 0,5 — 10 мин и, наконец, в среде с промежуточной охлаждающей способностью. Способ опробован на деталях диаметром 100 — 500 мм (4).
Однако известный способ не может быть применен для крупных роторных заготовок переменного сечения диаметром от 500 до
1200 мм, изготовляемых из слитков массой свыше 80 — 100 т, поскольку охлаждение в среде с максимальной охлаждающей способностью до температуры ниже Мн приводит к возникновению значительных термических напряжений и образованию закалочных трещин.
Целью изобретения является повышение однородности механических свойств во всем объеме моторной заготовки и увеличение сопротивления металла хрупкому разрушению при исключении образования закалочных трещин.
Поставленная цель достигается тем, что роторная заготовка после нагрева и выдержки при температуре аустенитизации охлаждается вначале в двух средах: в воде и на воздухе двух- и трехкратной сменой этих сред до достижения центральными (осевыми) зонами заготовки температурного интервала Ar,— Аг, и поверхностными зонами температур бейпптного превращения (выше Мн) и затем в масле.
Охлаждение в масле можно проводить до достижения поверхностью температуры не выше 200 С.
В отличие от прототипа, в котором охлаждение в среде с максимальной охлаждающей способностью ведется до температуры поверхности детали на 5 — 150 ниже
Мн, предлагаемый режим охлаждения является более «мягким» режимом, позволяющим обрабатывать крупные роторные за20 готовки переменного сечения без опасения возникновения значительных термических напряжений.
Предлагаемый способ закалки обеспечивает получение бейнитных структур в по25 верхностных зонах роторов и практически полное отсутствие избыточного феррита в центральных (осевых) зонах, что способствует повышению однородности механических свойств во всем объеме роторной заЗО готовки и увеличению сопротивления хрупкому разрушению при сохранении требуемого уровня жаропрочных свойств.
Способ опробован на крупных цельнокованых роторных заготовках переменного се35 чения от Я 500 до 1200 мм, изготовляемых из слитков 88 — 10б т хромомолибденованадиевой стали.
Результаты испытаний механических свойств после обработки предложенным
40 способом представлены в таблице, 730830
Механические свойства
Тип ротора, вес слитка, т
Направление образца
Расположение по сечению
Место взятия образца а„ кгсм(смя
« в кгс, мм
0,2 кгс(мм
Продольное
Продольное
1/3 R от поверхности
Центр
Прибыльная шейка
СД
К-500
88 т
Поверхность Тангенциальное
170 мм от поверхности
Центр
Тангенциальное
Середина бочки
Продольное
Продольное
Продольное
Донная шейка
1/3 R от поверхности
Центр
ClL
К-800
106 т
1/3 R от поверхности
Центр
Прибыльная шейка
Продольное
Продольное
Поверхность Тангенциальное
200 мм от поверхности
Центр
Середина бочки
Тангенциальное
Продольное
Донная шейка
1(3 R от поверхности
Центр
Продольное
Продольное чале в воде, затем на воздухе при многократной смене этих сред до достижения осевой зоной заготовки температурного интервала Ar> — Аг, и поверхностью температуры бейннтного превращения, а затем в масле.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Термическая обработка крупных роторных поковок за рубежом НИИИНФОРМТЯЖМАШ. — «Информация 13-75-1». М., 1975, с. 18 — 23.
2. Термическая обработка крупных поковок стали 25ХНЗМФА НИИИНФОРМТЯЖМАШ. — «Информация 13-75-11». М..
1975, с. 1 — 4.
3. Башнин Ю. A. и др. Термическая обработка крупных поковок. «Металлургия».
1973, с. 152 — 165.
4. Авторское свидетельство СССР
Хо 456002, кл. С 21D 1(56, 1971.
Формула изобретения
Составитель А. Сеней
Редактор 3. Ходакова
Техред В. Серякова
Корректор О. Данишева
Заказ 546(7 Изд. М 285 Тираж 626 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4(5
Типография, пр. Сапунова, 2
Таким образом, использование описываемого изобретения позволяет повысить однородность механических свойств во, всем объеме роторных заготовок из хромомолибденованадиевой стали и увеличить сопротивление хрупкому разрушению при исключении образования закалочных трещин и получении минимальных внутренних напряжений.
Способ закалки крупных роторных заготовок из хромомолибденованадиевой стали, включающий нагрев до температуры аусте- 15 нитизации, выдержку и охлаждение в трех средах, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности свойств и увеличения сопротивления хрупкому разрушению при исключении образовании зака- 20 лочных трещин, охлаждение проводят вна60,5
60,6
60,0
59,4
61,0
60,4
60,5
59,8
58,0
59,1
59,6
60,0
57,1
58,2
60,4
60,0
60,0
58,1
62,0
62,0
61,5
60,0
58,4
57,0
62,4
61,5
61,1
62,3
74,5
75,0
75,0
74,8
76,1
74,0
76,0
74,3
73,1
74,0
74,1
75,6
70,0
71,4
75,0
75,0
74,0
72,6
76,0
76,2
75,7
75,0
74,1
73,0
76,3
74,2
75,2
75,7
21,0
22,0
22,0
20,6
21,0
22,0
22,0
22,6
23,4
22,4
23,0
23,0
21,4
22,4
22,4
22,0
21,0 22,0
20,0
22,0
21,6
22,4
21,6
21,8
21,0
22,4
22,0
21,0
69,7
68,0
70,0
68,6
68,0
68,5
68,0
68,8
72,6
70,8
70,6
71,0
71,8
72,2
68,0
68,6
69,7
72,6
65,7
67,8
68,5
69,3
69,8
72,0
69,7
70,7
70,0
70,7
1S,7
21,7
20,5
21,0
21,0
19,5
16,5
18,0
17,0
15,5
18,7
25,0
21,7
20,5
18,0
20,2
2I,0
20,2
20,0
18,5
18,0
16,2
12,5
14,5
20,0
21,2
22,2
21,0
