Способ комбинированной обработкистали
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Реслублик (ii) 834160 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.10.79 (21) 2832453/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К .
С 21 D 8/00
Гасударственный квинтет (53) УДК 621.785..0 l (088.8) Опубликовано 30.05.81. Бюллетень № 20
Дата опубликования описания 06.06.81 вв делам нзввретеннй
N втврмтнй
Л. М. Панфилова, В. И. Сырейщикова, М. И1 Срыв
В. С. Плахотин и В. И. Уральскрй (72) Авторы изобретения
Уральский научно-исследовательский институт черных металлов (71) Заявитель
P (54) СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ
Изобретение относится к механической обработке изделий в сочетании с термической обработкой.
Известен способ обработки деталей конструкций, сочетающий в себе закалку из межкритического интервала температур и последующую деформацию мартенсита или бейнита (Ц .
Однако этот способ не позволяет получить при высоких характеристиках пластичности и обрабатываемости высокую прочность, требующуюся в условиях работы высоконагруженных деталей (> порядка
200 кг/мм2 и выше).
Известен также способ упрочнения стали, заключающийся в быстром нагреве холоднокатаной стали в двухфазную область (ф ) закалке аустенита на мартенсит или бейнит, деформации стали, по крайней мере, íà 2% и старении при 20 — 200 С (2).
Этот способ не приемлем для обработки среднеуглеродистых легированных высокопрочных сталей в сечениях более 1,2 мм, так как эти стали (содержащие больше З
0,25% С) не деформируются в результате возникающих закалочных напряжений. Кроме того, выдержка во время закалки в меж2 критическом интервале в течение 3 — 60 с недостаточна для формирования однородной структуры. Наиболее существенным недостатком является то, что закалка из межкритического интервала сталей с исходной ферритоперлитной структурой (горячекатаная) не приводит к повышению пластичности и ударной вязкости, что требуется для достижения высокой конструктивной прочности деталей.
Цель изобретения — получение деталей из высокоцрочных сталей, обладающих комплексом механических свойств, сочетающим одновременно высокую прочность с повышенной вязкостью и пластичностью, Указанная цель достигается способом комбинированной обработки стали, включающем закалку от температур, общепринятых для обрабатываемой стали — Асам+30 — 50 С> закалку из межкритического интервала А,—
А, отпуек при 100 — 300 С в.течение двух
3 часов, деформацию гидроэкструзией на 2—
15% и заключительный отпуск при 100—
200 С и 300 †5 С в течение двух часов.
Принципиальное отличие предлагаемого способа заключается в том, что первая закалка от температур выше А 1 обеспечива-834160 ет получение мартенсита, который при последующей закалке из межкритического интервала Ас, — Ае способствует получению мелкоигольчатых ориентированных выделений феррита, распределенного в мартенситной матрице, что приводит к повышению характеристик пластичности и вязкости. Первая закалка для получения мартенситной структуры проводится от температур выше
А на 30 — 50 С (для сталей с карбонитриднь1м упрочнением с целью перевода карбидообразующих элементов в твердый раствор температура закалки должна быть повышена). Время нагрева и выдержки при закалке определяется размером сечения детали и условиями нагрева (соляная ванна, печь и т. д.). Мартенситная структура, образующаяся после первой закцлки, обладает прочностьюб р 200 — 170 кг/мм и ударной вяз гостью 3g - 4 — 6 кгм/см . С целью повышения ударной вязкости и пластичности после первой закалки осуществляется последующая закаЛВа из межкритического интервала. Время выдержки при этой температуре закалки в зависимости от сечения изделия 3 — 20 мин. Этого времени достаточно для образования феррито-мартенситной структуры, обладающей высокой вязкостью
Таким образом, после двух закалок (полной и последующей из межкритического ин- тервала) образуется игольчатая структура, мартенсит с ориентированйыми в нем выделениями феррита. Сталь после такой обработки имеет высокую вязкость и пластичность: аи10 — 12 кгмjcM ; Ч -55 — 60/о, однако прочностные характеристики несколько снижаются 170 — 150 кг/мм . Отпуск пос ле закалки проводится с целью снижения уровня остаточных закалочных напряжений. Температура отпуска от 100 до 300 С время выдержки 2 ч. Верхний предел температуры отпуска 300 С определяется тем, что при более высоких темпера гурах отпуска происходит снижение предела прочности до величин порядка 140 кг/мм и ниже. б, Для повышения прочности до уровня
190-200 кг/мм при полученных высоких зйачениях ударной вязкости . (ан — 10—
12 кгм/см ) и пластичности (9 — 55-60 /p) осуществляется деформация методом гидроэкструзии при комнатной температуре. Только применение .всесторонних гидростатических давлений позволяет продеформировать в холодном состоянии высокопрочные стали, причем в результате деформации не только происходит упрочнение, но и сохраняются на высоком уровне пластические характеристики и вязкость.
При этом деформация меньше чем на
2о/p недостаточна для такого повышения прочности, наибольший эффект повышения прочностных свойств достигается в интервале деформации (выше 15 /о, но его использовать нецелесообразно, так как бо5 !
О
55 лее значительного увеличения пределов прочности и текучести не происходит. Таким образом, деформация гидроэкструзией с последующим низким отпуском, температура которого находится в пределах 100—
200 С, устраняет снижение прочности, полученное после предыдущих операций способа. Сталь обладает высокой прочностью при высоких значениях пластичности и вязкости:Я- 210 — 190 кг/мм,Qqz 200—
180 кг/мм,g — 10 — 12o/î, (- 55 — 60о/о, аи—
10 — 12 кгм/см . Снижение температуры последефор мационного отпуска влечет за собой значительное увеличение времени выдержки для получения такого же эффекта роста прочностных свойств, как при 100—
200 С и ремени выдержки 2 ч.
Повышение температуры отпуска до 300500 С повышает пластичность и вязкость; упрочнение, полученное в результате деформации снижается, но сохраняется в значительной степени:0 — 190 — 160 кг/мм,6 1 .— 180 — 150 кг/мм,6 — 12 — 20 /o . 1 55—
65 /о, а, 12 — 14 кгм/см .
Пример осуществления способа для стали 35Х2АФ дан в таблице.
Состав стали: С-О, 32 — 0,38; Cr-1, 8-2,4;
V-0,08 — 0,12; А1-0,03 — 0,05; N-0,02 — 0,4;
Si-0,17 — 0,37; Мп-0,25 — 0,50.
Нагрев под закалку заготовок для шпилек диаметром 20 мм проводится в соляной ванне. Температура первой. закалки 950 С.
Время выдержки при этой температуре
40 мин. Охлаждение в масле. После обычной закалки осуществлялась закалка из межкритического интервала. Критические точки
А ; = 790 С, Арз — — — 840 С. Время Выдержки 5 мин. После закалки из межкритического интервала следовали операции: предварительный отпуск, деформация, гидроэкструзией при комнатной температуре, последеформационный отпуск. Продолжительность отпуска — 2 ч. Охлаждение после отпуска на воздухе. В таблице даны механические свойства после проведения предлагаемого способа обработки. Как видно из таблицы, оптимальными параметрами операций являются следующие: обычная закалка, закалка из межкритического интервала от температуры А + 30 С, отпуск при 100 †3 С в течение 2- х ч, деформация гидроэкструзией при комнатной температуре на 2 — 15 /о, последеформационный отпуск при 100 †2, 300 †5 С (продолжительность отпуска 2 ч). При проведении обработки по предлагаемому способу получается следующий комплекс механических свойств: () = 210 — 160 кг/мм, 8 =
= !55 — 205 кг/мм,Д = 10 — 19 /о, = 53—
62 /p, а„= 10 — 14 кгм/см . Стали, содержащие больше 0,25о/о С, в закаленном состоянии деформируются только с применением высоких гидростатических давлений.
Таким образом, предлагаемый способ комбинированной обработки применим для изделий из высокопрочных сталей и обес834160 печивает высокий комплекс механических свойств, сочетание высокой прочности с высокой ударной вязкостью и пластичРежимы осуществления способа и механические свойства для стали 35Х2Аф о
4 о
Р.
Э
И о
Г» о
С4 о
III
Механические свойства кг/мм
Д кг/мм
-кгlсм
950 Ае 5 200 2 8,2 100 2 220,0 215,3
8,1
44,0
6,3
202,3 198,6
Ac,ÔÇÎ 5
А,;10 5
Ас, 5
12,5
56,0
I I,0
100 530
196,2 190,6
180,5 175 3
10,1
7,8
44,1
7,0
Ас,+30—
350
8,2 100 2 182,5 178,0
12,5
56,1
9,0
9,6
300
8,2
l2 6
55,8
200
8,2
12,5
56,0!
1,0
100
8,2
l2,0
55,1
10,5
Ас80 5 200 2 8,2 600 2 110,0 100,2
23,5
65,6
l6,0
168,5 !62,1 19,0 62,2
500
14,0
400
l3,0
57,0
l2,0
12,6 56,6
300
ll 2
200
12,0
56,5
10,5
l2,5 56,0
100
202,3 198,6
ll,0
15 — А +30 5 200 2
16,0 100 2 206,0 201,2
11,0
53,0
10,0!
15,0
205,5 200,3
202,3 198,6
11,8
53,8
I0,0
8,2
l2,5
56,0
11,0
190„3 187,0
2,0
13,0
55,2
10,5 л
54,1
1,0
170,5 155,3
12,3
10 5
300 2 15,0 500 2 160,0 155,1 18,2 58,4
Ас-!О 5
А,+ Ю—
max
13,5
10,0 53,0
min
100 2 2,0 100 2 190,5 186,1
9,50
Известный
715 IOc — — 10,0 205 10мин способ не применим способ
«Я о
cd
Р. ро
Е» л
cd ою х
ЭЯ о
Ою о
Щ
a и
,е
Е .cd о м
cU
1м
Е»(0) 1 о
Cd м о д х ж 3
kг
ii (0
Cd, И
yacc л
cd М о
cd V
И ь
Е И
Э E » о
cd
Е
A о
Я
4 ж
С.) «о с«о
>Ъ л
cd cd ою м » о ж о ь
И
М cd м х
Id v
С4
cd
Ц Е» и о
Cd
Е
О, E
Ф Cd ностью, что, в свою очередь, повышает конструктивную прочность изделий, работающих в условиях высоких нагрузок.
190,2 185,1
202,3 198,0
208,0 201,5
170,0 166,1
190,5 185,4
200,0 197,5
834160
Формула изобретения
Составитель А. Ляпунов
Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши
Тираж 618 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Редактор Г. Кузнецова
Заказ 4010/49
Способ комбинированной обработки стали, включающий закалку из межкритического интервала, деформацию и отпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и пластичности, перед закалкой из межкритического интервала проводят дополнительную полную закалку, а после закалки из межкритического интервала осуществляют отпуск при 100 — 300 С.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отпуск после деформации проводят при 300 — 500 С.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США № 4088511, С 21 D 1/20, 1978.
2, Патент США № 3928086, С 21 D 6/02, 1977.
