Способ термомеханической обработкиизделий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик 817079

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (53) PA К 3

С 21 D 7/14 (22) Заявлено 050379 (21) 2732378/22-02 с присоединением заявки Йо

Государственный комитет

ССС P ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300381,Бюллетень Мо 12 (5З) УД 6 21.785 ° 79 (088.8) Дата опубликования описания 300381 (72) Авторы изобретения

С . И. Шапов алов и Б . И. Алимов (71). За я в ит ель

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (54) СПОСОБ ТЕРИОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

И ЗДЕЛИИ

Недостатком этого способа является то, что перед термомеханической обработкой производится дополнительный нагрев всего объема металла, в том числе и той части его поверхно,сти и прилегающих к поверхности объ-емов, которые в различных изделиях подвергаются наиболее высоким контактным нагрузкам, работают на усталость, подвергаются резким тепловым .воздействиям и износу. Но даже кратковременный перегрев металла по сравнению с оптимальной температурой приводит не только к дополнительному нежелательному растворению карбидов в аустените и к росту зерна аустенита, но и к протеканию после пластической деформации нежелательных рекристаллизационных процессов и нежелательных процессов изменения дислокационной структуры металла., а также к увеличению количества остаточного аустенита в стали после за-. калки. Рекристаллиэационные процессы, рост зерна и изменения дислокационного строения стали протекают тем полнее, чем вьме температура

Изобретение относится к области термомеханической обработки и может быть использовано при термомеханической обработке матриц, колец под- 5 шипников качения, штампов и др. из" делий иэ высокопрочных, теплостой" ких легированных и углеродистых сталей, работающих на истирание при высоких механических нагрузках и повышенных температурах.

Известные способы терМомеханической обработки стали, включающие аустенитиэацию до оптимальной температуры, пластическую деформацию и закалку, нашли применение .в технике 15 и существенно повышают эксплуатационные свойства деталей машин и инструмента (1).

Недостатком этих способов является высокое сопротивление пластичес- 20 кой деформации.

Известен способ высокотемпературной термомеханйческой обработки стали, цключающий нагрев до температуры аустенитиэации, выдержку при этой 25 температуре, пластическую деформацию и закалку, причем перед пластической деформацией производят дополнительный нагрев, например токами высокой частоты в течение 1-2 с. 30 на 50-100 С выше температуры выдержо ки (2) .

81 7079 нагрева по сравнению с оптимальной, и подавить эти.процессы полностью закалка не может, а основной эффект повышения свойств стали при термомеханической обработке связан с предотвращением развития указанных про5 цессов. Все это существ енно снижает работоспособность и зделий.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости изделий.

Поставленная цель достигается тем, что H известном способе .термомеханической обработки стали, включающем нагрев до температуры аустенитиэации,выдержку,дополнительный индукционный нагрев выше температуры аустенитиза- . ции,пластическую деформацию рабочей 15 поверхности, закалку и отпуск, дополнительному индукционному нагреву подвергают объем иэделия, удаленный от деформируемой рабочей поверхности на расстояние 2-15 мм, 2О

Способ термомеханической обработки, при котором дополнительно нагревается удаленный от рабочей поверхности объем металла, приводит к сниженик общего усилия деформирования, а сохранение оптимальной температуры нагрева рабочей поверхности и рабочего объема заготовки обеспечивает сохранение оптимальной структуры рабочих обьемов металла до и после обработки и высоких служебных свойств 30 изделия (высоких контактной усталостной прочности., сопротивляемости износу, сопротивляемости тепловому удару и др., соответствующих оптимальной температуре нагрева для тер- 35 момеханической обработки).

Сущность предлагаемого способа термомеханичесой обработки изделий, например матриц,,состоит в следующем.

Изделие, например матрицу, нагре- 40 вают до оптимальной для данной стали температуры, выдерживают при этой температуре для получения однородной структуры по сечению, затем подвергают дополнительному индукционному 45 нагреву объем изделия, удаленный от рабочей поверхности на 2-15 мм, на

50 -350 С выше температуры выдержки, деформируют и немедленно закаливают с последующим отпуском.При дополнитель- 50 ном нагреве объема, удаленного на 215 мп от рабочей поверхности, температура рабочей поверхности сохраняется оптимальной.

Вследствие того, что дополнитель55 ному индукционному нагреву перед деформацией подвергают объем изделия, удаленный.от рабочей поверхности на

2-15 мм; снижается общее сопротивление деформированию, сохраняется оптимальная температура рабочей поверх- 60 ности перед деформированием, обеспечивается получение оптимальной структуры и свойств рабочей поверхности и рабочего объема, что приводит к повышению работоспособности изделий. 65 Параметры удаления объема металла, подвергаемого дополнительному нагреву, от рабочей поверхности подобраны в лабораторных экспериментах.

Толщина слоя, не подвергающегося дополнительному нагреву, составляет примерно 20% от общей толщины стенки.

При удалении менее 2 мм нет гарантии, что рабочая поверхность не перегреется; при удалении более 15 мм существенно возрастает сопротивление деформированию.

Пример. Для осуществления предлагаемого способа используют матрицу из стали 4ХВ2С, предназначенные для формирования головок болтов М16 на болтовых одноударных автоматах.

Заготовки вставок штампов диаметром 82 мм и высотой 55 мм нагревают в электропечи до 900 С в течение

1,25 с. Часть поверхности заготовки, подлежащей обжатию, перед нагревом покрывают смазкой, состоящей из 70% графита и 30% жидкого стекла. Затем заготовку снаружи дополнительно нагревают индукционным методом на глубин 20 мм в течение 25 с. Наибольшая температура наблюдается на боковой поверхности цилиндрической заготовки и составляет 1150 С. После этого заготовку устанавливают в бандажную матрицу пресса и путем продавливания мастер-пуансоном формируют полость, соответствующую головке болта с наибольшим размером 32 мм. Таким образом, дополнительно перегретый слой оказывается на расстоянии 5 мм от рабочей поверхности. После горячего продавливания заготовки закаливают

a мMа с л еe,, з а тTеeм M отпускают при 500 С в течение 1 ч. Микротвердость рабочей поверхности составляет

800 кгс/мм . Средняя стойкость вставок штампов до выхода иэ строя составляет 1425 кг болтов.

Стойкость вставок штампов иэ той же стали, подвергнутых термомеханической обработке известным способом, составляет 965 кг болтов, а микротвердость рабочей поверхности

725 кгс/мм

Формула изобретения

Способ термомеханической обработки изделий, например матриц, включающий нагрев до температуры, аустенитизации, выдержку, дополнительный индукционный нагрев выше температуры аустенитизации, пластическую деформацию рабочей поверхности, закалку и отпуск, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости изделий, дополнительному индукционному нагреву подвергают объем изде 817079

Составитель P. Клыкова

Техред М.Табакович Корректор С. Шекмар

Редактор Т. Портная

THpcUK 6 18 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2432

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лня, удаленный от деформируемой рабочей поверхности на расстояние

2-15 мм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бернштейн M.Ë. Термомеханическая обработка металлов и сплавов.

М., Металлургия, 1968

2. Авторское свидетельство СССР

9 603678, кл.. С 21 0 7/14, 1976.