Способ термической обработки пружинных сталей

 

Союз Советских

Социалистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (щ885301 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(51)М. Кл (22) Заявлено 1105.79 (21) 2766080/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

С 21 д 1/78

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621 78 . 79 (088. 8) Опубликовано 30.11.81. Бюллетень hL9 44

Дата опубликования описания 301181 (72) Авторы изобретения

P.Ô.Ìàâëþäoâ, A.A.Ìóõàìåäoâ, A.Ê.ÕåðñoíñKèé:,,, и N.Ñ.Ëþáàøåâñêèé

Научно-производственное объединение по механик .вяций " :. и автоматизации производства машин для хлопководства--=., (НПО Технолог ) (7! ) Заявитель (5 4) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРУжИнн6!Х

СТАЛЕЙ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении различных пружинных элементов, предназначенных для работы в условиях активного износа и энакопеременных ударных нагрузок.

Известен способ термической обработки сталей, включающий предварительную нормализацию, закалку и отпуск (1) .

Длительность выдержки при нормализации и отпуске снижают производительность способа, требуют введения в технологический процесс термообработки специальной операции по удале- 15 нию поверхностного обезуглероженного слоя.

Известен способ улучшения механических свойств патентированной пружинной стали выполнением до патентирования высокотемпературной нормализации (2).

Способ обеспечивает достижение высоких механических свойств и стойкости пружин в условиях изгиба и кручения, однако в условиях абразивного и других видов износа с одновременным воздействием ударных знакопеременных нагрузок значения предела упругости, предела выносливости и износостойкости резко падают, что не позволяет обеспечить пружинным элементам необходимой эксплуатационной надежности. Кроме того, суммарная продолжительность операций значительна, что не позволяет использовать способ в автоматических линиях изготовления и термообработки пружинных элементов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ термической обработки стальных деталей, включающий циклический нагрев и охлаждение на воздухе, закалку и отпуск (3) .

Известный способ не обеспечивает высокой производительности из-за длительности операции отпуска, способствуетет снижению у пру ги х свой ст в стали.

Цель изобретения — повышение производительности процесса, износостойкости и упругих свойств деталей иэ пружинных сталей.

Поставленная цель достигается тем чво в способе термообработки пружинных сталей, включающем циклический нагрев и охлаждение на воздухе, закалку и отпуск, циклический нагрев ведут до температуры 0,71-0,79 тем885 301 пературы плавления стали, а нагрев под закалку осуществляют также циклически до температуры выше точки о

Ас> на 50 — 70 С, при этом нагрев до точки Кюри производят со скоростью 250 + 20 С/с, далее — со скоростью 100 «+ 20 С/с, отпуск производят при температуре выше точки начала выделения карбидов.

Цикличность нагрева при нормализации и закалке в области высоких температур, связанная с высокой скоростью нагрева и градиентом, направленным в сторону больших температур, обеспечивает максимальное растворение примесных фаз стали и диффузию углерода иэ сердцевины к поверхнос- 15 ти из-эа наличия обезуглероженности в поверхностном слое заготовки.

Рекристаллизация аустенита после фазового наклепа не успевает произойти, а последующее охлаждение фор- Щ мирует образование максимума дефектности кристаллического строения. Повторение после нормализации циклического нагрева под закалку усиливает эффект повышения плотности дефектов и способствует растворению цементитной фазы, получению мелкого аустенитного зерна и сохранению ориентировки исходных зерен, что особенно важно для пружинных сталей. Максимальное растворение примесных фаз при нормализации позволяет снизить температуру закалки высокоскоростного нагрева до Ac3 + (50 - 79) С вместо стандартных, составляющих Ac> + (100

120) C. Плотность и характер дефектов решетки, закрепляемых в процессе высокоскоростной закалки, определяют температуру отпуска. Ступенчатость скорости нагрева пружинных сталей до и после перехода через точку Кюри 4О обеспечивает наличие фазового наклепа и обоснована также особенностями индукционного нагрева, имеющего характерный переход через точку магнитного превращения в стали. 45

Пример 1 ° Пружинную сталь

651 в виде зубчатой ленты толщиной

1,6 + 0,1 мм и шириной 16 мм перемещают непрерывно-последовательным способом сквозь индукционные нагреватели, в которых осуществляется циклический нагрев под нормализацию, закалку и отпуск. Скорость перемещения ленты 5 м/мин.

В первом индукционном нагревателе ленты нагревают до 1000 С с величиной цикла 100 С и в два этапа: в магнитной зоне со скоростью 250 +

«+ 20 C/ñ, и в немагнитной зоне до о

1100 С со скорОстью 100 + 20 C/с.

После проведения трех циклов в ука- 49 з анном ин тервале температур .. ленту охлаждат со скоростью 2 ° + 1 С/с о в трубчатой водоохлаждаемой емкости расположенной последовательно .индукционному нагревателю, при этом в емкость подают защитный гаэ или пары керосина. После охлаждения ленты до о

40 + 10 С она вновь подвергается нагреву до закалочной температуры

880 + 10оС циклично в два этапа: в магнитной зоне со скоростью 250 + о

+ 20 C/c и до закалочной температуры со скоростью 100 + 20 С/с.

Нагретую до закалочной температуры ленту закаливают в масляном спрейере, скорость охлаждения 350 о

500 С/с. Затем ленту промывают в водяном спрейере раствором лобомида и подвергают нагреву под отпуск до о

250 + 10 С. Время отпуска 10с, скорость нагрева 250 С/с. число циклов б, цикличность 50 С.

Высокие значения физико-механичес ких свойств обеспечиваются также при температуре отпуска 350 + 10 С (250 + 100 С) с соблюдением интерва ла нормализационного и закалочного циклов 100 С для стали 65Г.

Физико-механические свойства стали после термической обработки приведены в табл.1.

Пример 2. Пружинную сталь

60С2А в виде полосы толщиной 2+0,2мм и шириной 12 мм подвергают термической обработке аналогично примеру 1.

Скорость .еремещения полосы б м/мин. Температура нагрева под нормализацию 1000 — 1080 С с величиной цикла 80о С, количество циклов

4. Охлаждение до 30 + 10 С со скоо ростью 8 + 2 С/с. Нагрев под закало ку до 900 + 10 С ведут циклично, цикличность 70 — 80 С, количество циклов 2. Скорость закалочного охлаждения 300 — 400 С/с. После промывки полосу подвергают отпуску при

320 С. Время отпуска 8 с, цикличность 70 — 80оС, число циклов 5. Высокие показатели физико-механических свойств достигают при температуре отпуска 400 + 10 C +

+ 80 С), т.е. с соблюдением нормализационного и закалочного циклов

80 С для данной марки стали.

Физико-механические свойства стали: йосле термической обработки приведены в табл.2.

Способ позволяет увеличить работоспособность пружин в 1,2-1,5 раза и повысить производительность труда при их изготовлении. Поскольку все операции способа по длительности примерно равны, обеспечивается возможность создания поточно-автоматизированных линий обработки и изготовления пружин и пружинных элементов.

885 30!

ОЪ ))Ъ с с т3! 3!

I о с с м м сО

Ю с

С)

Ю О с о

Ф 1 х х

x cd 0

Ф Ц Ф

K on

n0,о

Ф Э (Ц

04 cd

И>х

С) (с с

C)! сО

t

l

l (I сс(с с3 0Ъ

1 1

М \О с с м м

1 1

c)) . cc) N, х 4 х н о о х!! !!

cd,1

;1

:1 I

Д с

Н cd о о о о. х х

I Р ое

1 0,И

1 (Е

Э Х

1 a E

e v а,о (ux

1 о о

О 3)Ъ

ОЪ ()Ъ л

I I о о

Ф 1 х х Фаю

Ф Ц Ф

Id O c3c аа.о х о (Ф о

0 1хх

N м !

О !,О с о о

1 l со Ф

В ))Ъ с о о I

f

1! (!

)1

cI

1

I I

1 а

1 а, 1 Ф ои

1 Сх

I Д Ж

v о 2

I (3X

1 0.Х ! e я

I c)) 9

I Е< «1

Ю

М

I

Ю !

О

C) 1 I о

1 1»

1 A

I Н Н

o uu оса ахи

I аХ ! 9 0 (Р) Ф

I л ()) (65 н о

3Я о

1 Cd

v !

1 . 9 I Х

М

Ф х х

Щ х

Е

Ю м

C) ! L4

l 0)N

l K

l И

I Х A

1 0 Н! е о (о

1 Х

1 (с(оЪ а с о ю (!

<ч CO

М с3! с с о о

l o! о

I <с) I 1

I Ю

I и) с ю

СЧ

-(I! (o л (+(Ю

< 4 м) 1

1 . 1 I

1 о а аи

1 И Е

1 (»

I 9 Х

1 (ао (ux

cd

0 )

>о н

9 cd а х

9 О) (» и L

Э о

I cd аи

1 р

Н с

cd Ф ах

9 V

1 (:>

Е (! 9 - о

1 1 1 Р

1 Х 0)

1 Х Х о Z

1 Х A

e I 9 но о хо о ххх Вг

Г !

- (с(3 с3 ОЪ

ОЪ 3

33 ГlA !3!

M CO л

c (л !О

Л 3 о о а о

ОЪ ч л

1 1 о о

М 3(Ъ со л о о

+(+l о о

lc) if) (с4 М

I

I

I

1 !

I

I

I ! !

I (I

1

1

1

I

1 !

1

1

1

I

1

1 !

I, 1

I 0 cd 1

1 1=И Ю

I D!K 1 !.)Ъ

1 1 сч с !

I 1 I

aI lo

ЭV (o ао l o

1 » (-! !

1 Я х l ан (Х

cd (eu а(c)C.)

CcC (m O 9 C() O. р»циa и х I. I

o(! да.! I (ц(анво 1

ol eoc))o -u 1 О

C3) O О Х Х а

e (>ac= x(.x!

)3 Г, u1 х

e cd

I X A K х! а!

Х(cdmOМ

)! axo

Х I >з(ц ХЕ е

Е I. 1 х о е аи

I L»E

Ц ! 9 Х !

9 О ао и х

3 1 с3 I

I

I !

CO I м

Ю

I

I

1 о 1 о 1

Г I л

1 1

Ю 1

o I сО 1 !

I !

Ю (+c

Ю

Ю l с)

885301

Формула изобретения

Составитель A.Шяямнеь

Редактор В.Петраш Техред З.Фанта Корректор .Назарова

Заказ 10451/35 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул., Проектная,4.Способ термической обработки пружиннйх сталей, включающий циклический нагрев и охлаждение на воздухе, закалку и ртпуск, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, износостойкости и упругих свойств деталей, циклический нагрев ведут до температуры 0,71 — 0,79 температуры плавления стали, а нагрев под закалку оСуществляют также циклически до температуры выше точки Ас на

50 — 70 С, при этом нагрев до.точки

Кюри производят со скоростью 250

O + 20 С/ с, далее - co скоростью

100 + 20 С/c„отпуск производят при о температуре выше точки начала выделения карбидов.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мухамедов A.A, Рудюк С.М.- Известия вузов. Черная металлургия

1966, Ф 8, с.103.

2. Рахштадт A.Ã. Пружинные стали и сплавы. М., Металлургия, 1971, с. 53/54.

3. Авторское свидетельство СССР

9 302380, кл. С 21 D 9/32, 1968.