Способ светлой закалки деталей

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.1078 (21) 2673614/22-02 с присоединением заявки ¹ (51)М, Кл.2

С 21 )3 1/56

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 1506.80. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 1506.80 (53) УДК 621. 783. ,616.24 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.Â.Ïîëåòàåâ и Ю.И.Жлоба (71) Заявитель (54) СПОСОБ СВЕТЛОЙ ЗАКАЛКИ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к области термической обработки деталей иэ высокопрочных сплавов и сталей.

Изготовление многих деталей из алюминиевых, магниевых, титановых, мартенситностареющих и других сплавов . и сталей связано с необходимостью получения в них высокой прочности и пластичности, чистой поверхности и возможно минимального коробления.

Известные способы закалки в воде приводят к значительному короблению деталей из.укаэанных сплавов и сталей и .не могут обеспечить получение светлой поверхности обрабатываемых 15 деталей.

Известен способ закалки в вакууме с использованием в качестве охлаждающих сред инертных газов или вакуумных20 масел.

Недостатками известного способа являются ограниченность его применения из-за низкой охлаждающей способности эакалочных сред и необходи- 25 мость обеэжиривания поверхности.

Известен способ обработки холодом, при котором в сосуд с деталями впрыскивают сжиженный гаэ, например МНз или Ол. При этом происходит испаре- 30 ние сжиженного газа и детали охлаждаются до минусовых температур.

Известный способ обработки холодом не пригоден для светлой закалки вследствие взаимодействия NH или

СО с поверхностью деталей, йагпетых до высоких температур. Кроме того, при этом способе трудно обеспечить равномерное охлаждение деталей по объему садки вследствие неравномерного распределения капель сжиженного газа по поверхности детали, а также исключить частичный укос капель сжиженного газа, что приводит к увеличению его удельного расхода.

Известен способ светлой закалки деталей в вакууме, включающий нагрев с последующей продувкой смесью инертного газа и легкоиспаряющейся в вакууме жидкости, причем процесс осуществляют при постоянном разрежении.

Однако применение в известном способе закалки легкоиспаряющейся жидкости типа фреона может вызвать образование токсичных соединений при ее взаимодействии с поверхностью деталей, нагретых до высоких температур. Кроме того, использование инертного газа (с температурой 15-25 C) и проведение процесса при постоянном

"40840 тей охлаждения в диапазоне маслоинертный газ порядка 80-0,1 град/с посредством охлаждения в рециркулирующем потоке газифицированного газа.

Регулирование охЛаждающей способности закалочных сред осуществляют за счет изменения расхода сжиженного газа, давления в рабочей зоне от 0,1 до 5 атм и температуры газифицированного газа от -269 С до +20oC

Для сохранения светлой поверхности обрабатываемых деталей используют сжиженный инертный газ с содержанием кислорода не более 0,01% и при точке росы, не превышающей

-400C в зависимости от обрабатываемого материала. Для стабилизации свойств и геометрических размеров производят непрерывное охлаждение обрабатываемых деталей до температур на 10-30 С ниже интервала струк20 турных превращений для данной марки .стали или сплава, включая температуры, лежащие ниже 0 С.

Примеры оценки охлаждающей способности предложенных сред по сравне 5 нию с известными представлены в таблице. Производится термообработка образцов диаметром 15 мм, длиной

60 мм и колец Френча с толщиной стенки 14 мм, пружинным диаметром 90 мм и внутренним диаметром 48 мм.

Качество. Оценка колец еханические свойства образцов

Удлинение, Ъ

Остаточные напряжения, кг/мм

Предел текучести, кг/мм дел чти. мм

Сплав 01420

Окисленная

0 5

3,51

Предл а гаемый способ

Сплав ИВМ-2

0 05 Светлая

0,60

1,5

Известный способ (закалка 38Ц+10 С в воде (20 С) + наклвп+старение

150+5OC 9 ч

Окисленная

0,4

1,34

3,2

21

Предлагаемый способ

Сплав ВТ14

0,05 Светлая

0,8

1,6

21

2,8

120 разрежении не обеспечивает получения скоростей охлаждения, близких к скоростям охлаждения в воде, что также ограничивает применение способа для сталей и сплавов, требующих при закалке ускоренного охлаждения °

Целью изобретения является разработка способа светлой закалки, обеспечивающей получение заданных проч-! ностых свойств металла при сохранении геометрических размеров и чистоты поверхности обрабатываемых деталей и узлов s пределах требуемого допуска, а также расширение номенклатуры деталей и узлов, подвергаемых светлой малодеформационной закалке..

Цель достигается тем, что в способе. светловой закалки, включающем нагрев в безокислительной среде и охлаждение в потоке газожидкостной смеси, применяют газифицированный и сжиженный инертный газ (азот, аргон,. гелий) .

Минимальное коробление деталей обеспечивается получением скоростей охлаждения в диапазоне вода-масло порядка 80-700 -град/с посредством охлаждения их в критическом интервале температур в рециркулирующем потоке газифицированного газа и равномерно распределенных по нему капель сжиженного газа и получением скоросИзвестный способ (закалка 450110 С в воде (20 C) + старение 120т5 С, 12 ч 42

Известный способ (закалка 850+10 С в воде (20 С) + старение 520 + 5 С, 10 ч 130

Деформа- Измене- Состояция, Ъ ние раз- ние померов, верхносЪ ти

Окислен1,23 0,3 ная

740840

Продолжение таблицы з

Обработка

Оценка колец

Механические свойства образ цов

Качество

Предел прочности

/ к г/мм

Удлинение, %

Остаточные напряжения, кг/мм

Демормация, Ъ.

Предел текучести, кг/мм

Состояние поверхности

Изменение раэ меров, ф

Предлагаемый .способ

130

120

2,2

0,7

0,02 Светлая

Сталь ЭП-678

Известный способ (закалка 1150+10 С в воде (20 С) + закалка 950+10 C (двойная ) на воздухе + старение

550+5 С, 4 ч

Окисл енв ная

145

132

4,5

0,12 0,6

Предлагаемый способ

132

145

1,0

0,3 0,03 Светлая

Сталь ЭП вЂ” 56

Известный способ (закалка 1040+10 C в масле + отпуск

600+20оС 2 ч + обработка холодом (70оС) 2 ч 100

Окислен0 005 ная

1,5

0,4

Предлагаемый способ

100

0 5

0,1

0,003 Светлая

Тираж 608 Подписное

ЦНИИПИ Заказ 3157/31

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

Использование. предлагаемого спо соба светлой малодеформационной за калки изделий из высокопрочных сплавов и сталей обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества: воэможность получения повышенных прочностных свойств металла при сохранении геометричес ких размеров и чистоты поверхностей обрабатываемых деталей в пределах допусков за счет проведения термоупрочняющей обработки после мехобработки и сварки; сохранение полученного уровня свойств и размеров обрабатываемых деталей в процессе из эксплуатации эа счет стабилизирующей обработки при минусовых температурах; снижение расхода металла эа счет уменьшения технологических припусков под мехобработку и термообработку вследствие отсутствия окисления и снижение до минимума коробления деталей при закалке;снижение трудоемкости изготовления изделий за счет ликвидации очистных операций, брака по короблению и уменьше4(, ния объема обработки.

Формула изобретения

1. Способ светлой закалки деталей в криогенных средах, включающий беэокислительный нагрев и последую4 щее охлаждение в потоке газожидкостной смеси, отличающийся тем, что,с целью сохранения геометрических размеров и чистоты поверхности деталей, поток газожидкостной

50 смеси при охлаждении рециркулируют и подают в критическом интервале температур в виде смеси газа и сжиженного газа, а ниже критического интервала — в виде газа.

55 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью сохранения светлой поверхности обрабатываемых деталей, используют сжиженный инертный газ с содержанием кисgp лорода не более 0,01Ъ и при точке росы, не превышающей -40OC в завив симости от обрабатываемого материала.