Способ термической обработки деталей

 

и а:мо. нф -т ЯМаи м„

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИ 739115

ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВНДЕТЕЛЬСТ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено, 280378(21) 2595565/22 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет—

Опубликовано 0506,80. Бюллетень ((о

Дата опубликования описания 05068

1)м, Кл,2

С 21 D 1/78

С 21 D 6/00

Государственный номнтет

СССР по делам изобретений и открытий

3) УДК 621 785 . 79 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.И.Крючков,Н.Е.Ульянова,В.И.Кучерявый и В.A.Ôåäèí (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно инструментальному производству, и может быть использовано при изготовлении деталей, работающих в условиях высоких динамических нагрузок и резких теплосмен.

В современном инструментальном производстве для изготовления штампов горячего деформирования и прессформ литья металлов под давлением применяют высокопрочные легированные стали мартенситного класса.

Основным напр влени м повышения я5 ,надежности в работе такбго инструмента является обеспечение максимально возможной пластичности н вязкости материала инструмента при установленных рабочих значениях прочности и 2О твердости за счет измельчения зерна в стали. Общеизвестные способы термической обработки с целью измельчения зерна 25 в сталях не всегда пригодны или недостаточно эффективны для достижения этой цели в сталях, имеющих высокую. склонность к проявлению структурной наследственности: 30 проведение нормализации и отжига по стандартным режимам не приводит к получению однородной мелкозерниЬ-- той структуры в готовой детали при исходном крупном зерне в стали; проведение многократных закалок (1) и термоциклирования (2) применимо только для деталей небольшого сечения и простой конфигурации, а применение скоростного нагрева требует, кроме того, специализированного оборудования..

Наиболее близким к предлагаемому является спОсоб термической обработки металлов и сплавов, включающйй отжиг, закалку и отпуск, заключающ йся в проведении отжига по режиму (3) .

Способ заключается в следующем.

Детали нагревают до температуры на

20...150 C выше температуры полиморфного превращения. После выдержки при данной температуре детали охлаждают на воздухе до температуры на 20.. °

150 С ниже температуры полнморфного о превращения и выдерживают при этой температуре в течение времени, достаточного для прохождения первичной рекристаллизации твердого раствора, 39115 после чего детали охлаждают до комнатной температуры.

Этоr способ обработки является эффективным методом рафинирования структуры металлов и сплавов. Однако в случае обработки по данным режимам сталей, легированных вольфрамом, молибденом к дополнительно упрочняэ-мых нкобкем, титаном кли ванадием, сраBI Yireльно высокая скорость охлаждения деталей на воздухе с температуры аустенкзацик прк отжиге способству:z сохранечкю высокой легированностк твердого раствора, что задержкваer его певкчную рекристаллизацкю, ас ::o до времени, практически . непр.,емлемого. Образующиеся В прО- 15 цеoce- длительной изотермкческой выдержки термкческк устойчивые сетки вторичных фаз по границам зерен препятствую . структурной перекристаллизации с измельчением зерна в стали Щ при последующей аустенизации под закал. у, а также способствуют проявлению структурной наследственности

:8 ЕЕ КЗЛОМЕ.

В результате ожидаемого измельчения зерна в стали и повышения ее плас "к -1Н 3стк и Вязкости не наблюда етс I;

Целью изобретения является по«ышенк-,, пласт-,"чности и вязкости

Высо. <опрочных легированных сталей ."-.а счет кзмель=ения зерна.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе термическо ": Обработки сталей„. Включающем о!-Оg.ации отжига с иэотермической выдерж::<Ой прк температуре на 20-150 С ниже температуры полкморфного превращения, закалки к отпуска, охлаждвпи в аустенитной Области с темпеp=iгуры отжига осуществляют до изо- 4() ермкческой выцержки со скоростью

100„.,20 /час, i aêoé режим отжига приводит к

НОлному Выделению ВТОричных фаз В объеме стал!» и к Обеднению твердого раствора ле "Ipóþìëìè элементами; последующая аустенкзация стали под закалку .делает возможной orp êT 1Ií þ перекристаллкзацию с кзмельченкем зерна.

50 увеличение скорости охлаждения в аустенитной области с температуры рекрксталлкзационного отжига выше

10 0 / ao значительно подавляет выделение вторичных фаз „в результате чего !8oaрастает длительность кзотермкчеcYoão распада аустенита.

Так, например, в стали 4Х4ВМФС-Ш (ДЛ22 Ш) при скорости охлаждения

100 /час распад аустенкта в структуре перлитного типа при температуре щ

720 С завершается через 6...8 час, а при скорости охлаждения 150 /час через 25...30 час. о

Скоро" ти охлаждения меньше 20 /час не- ксслецовалксь в связи с экономи0H/ гс/

/см 2

НВС, ед.

Режим РР зерна термической аустанита по обработки ГОСТ 5639-65 исход ный (де отжига) после отжиг к закалки Вариант Р 1 2

7...8 2,6 . 50

Вариант Р ? 2

9 3,65 50...5)

8 2,6 50..51

3,65 50...51

3...4 2,6 47..48

5...6 3,35 48

Вариант Р 3 2 ческой нецелесообразностью кх прс мышленного применения.

Пример осуществления предлагаемого способа.

С целью измельчения зерна стали

4Х4ВМФС-Ш(ДИ22-Ш) образцы данной стали диаметном 25 ьм и длиной 60 мм с исходным размером зерна аустенита

Р 2 и Р 5 (по ГОСТ 5639-65) подвергались отжигу, закалке к отпуску на твердость 48...52 ед. HRC по следующим режимам.

Отжиг. Образцы нагревают в электропечи до температуры 11504. 10 С, выдерживают 2 час, после чего охлаждаIoT вместе с электропечью со скОрОс тью 100 /час (вариант Р 1) и 20 /час (вариант Р 2) до температуры 720 +

ИО С и выдерживают при этой температуре в течение 10 час, дальнейшее охлаждение производят на воздухе до температуры 2015 С.

Закалка. Образцы нагревают до температуры 1060+10 С, выдерживают

2 час, после чего охлаждают в масле (веретенное Р 3) до температуры

20+5ОС.

Отпуск двойной. Первый отпуск о производят при температуре 610 -10 С с выде.ржкой 1,5 час, второй отпуск при 5 80 +10 С свыдержкой 1,,5 час; охлаждение с температуры отпусков производят на воздухе до температуры 20+5 С.

Для получения сравнительных данных параллельно. проводилась терми— ческая обработка образцов стали

4Х4ВМФС-Ш(ДИ22 — Ш) по такой же схеме с использованием известного режима отжига (вариант Р 3).

После выполнения термической обработки по трем вариантам производилась оценка величины зерна аустенита и механических свойств материала образцов. Результаты исследования представлены в таблице, где OI, — ударная вязкость материала, кгс/ cM, HRC

2 твердость материала по Роквеллу, ед.

/39 115

Составитель Г.Шевченко

Редактор М.Васильева Техред A. Куликовская Корректор E.Ïàïï

Заказ 2779/25 Тираж 608 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4

Аналогичные результаты получены и для других марок сталей данного класса.

Использование предлагаемого способа термической обработки высокопрочных легированных сталей обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: получение более высоких значений пластичности и вязкости материала за п счет измельчения зерна при установленных значениях прочности и твердости; воэможность реализации более высоких значений прочности и твердости деталей, работающих при высоких динамических нагрузках и резких теплосменах; воэможность исправления крупнозернистой или раэнозернистой структуры в сталях, склонных к проявлению структурной наследственности., Формула изобретения

Способ термической обработки деталей, преимущественно из высокопрочных легированных сталей, включающий высокотемпературный отжиг с изотермической выдержкой в процессе охлаждения при температуре на 20о

150 С ниже температуры полиморфного превращения, закалку и отпуск, отличающийся тем, что с целью повышения пластичности и вязкости эа счет измельчения зерна, охлаждение с температуры отжига до нзотермической выдержки производят со скоростью 20-100 /час.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

М 276123, кл. С 21 D 1/00, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

М 459518, кл. С 21 D 1/00, 1971.

3 ° Авторское свидетельство СССР

М 471398, кл. С 22 F 1/00, 1973.