Способ упрочнения сталей мартенситного класса

 

Союз Советски»

Соцмалмстмческм»

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВееЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 893366 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 03.08.79 (21) 2809983/25 с присоединением заявки РЙ (28) Приоритет (5 I ) М. Кл.

В 21 J 5/00

С 2! 0 8/00

Ркударетеекиый ком нтет

СССР до делам изобретений н атерытнй

Опубликовано 30.)2.81 Бюллетень № 48 (53) УДК 62).735 (088.8) Дата опубликования описания 30.12.81

1 (72) Авторы изобретения

М. В, Веллер, В. В. Давыдов и Ю. С. Коняев

Ордена Трудового Красного Знамени институт физики высоких давлений АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЕЙ МАРТЕНСИТНОГО

КЛАССА

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для обработки крупногабаритных заготовок, в том числе профилей сложной формы нз стали со структурой мартенсита.

Известен способ упрочнения стали мартенситного класса, включающий закалку, отпуск, холодную пластическую деформацию со сте-: ленью 2 — 5% путем гидроэкструзии и последующее старение f11.

Недостатком известного способа является сложность проведения процесса и используемой оснастки вследствие необходимости применения жидкой рабочей среды и контейнера высокого давления.

Цель изобретения — упрощение проведения процесса и используемой оснастки, Поставленная цель достигается тем, что в способе упрочнения сталей мартенситного класса, включающем закалку, отпуск, холодную дефор- 2О мацию заготовки со степенью обжатия 2 — 5% и последующее старение, холодную пластическую деформацию заготовки осуществляют путем редуцирования в жесткой матрице и одновременного осевого сжатия вдоль оси встречными усилиями, действующими на торцы заготовки.

Кроме того, до начала редуцирования заготовку сжимают вдоль оси до возникновения в ней напряжений, не превышающих предел текучести материала, а редуцирование производят посредством перемещения матрицы относительно сжатой неподвижной заготовки.

Обычно при редуцировании ниэкоуглеродистых сталей удается получать степени деформации до 25%. Однако для деформационного старения мартенсита достаточно деформации 2—

5%, что требует усилия, не превышающего 30% от предела текучести заготовки. Поэтому, предлагается выполнять редуцирование с одновременным воздействием на торец выходящего иэ матрицы изделия осевым усилием, направленным навстречу усилию редуцирования. Предельно допустимая величина этого встречного усилия зависит от предела текучести заготовки. поскольку предел текучести изделия в процессе деформации резко возрастает, а площадь сечения изменяется мало. В результате возможно вести редуцирование с механическим противо.

893366

I Ве кг/мм

2 0,2 s кг/мм 2

Вид обработки

225,7

210

9,25

Редуцирование

9,8

224,6

209

2,5

237,7

224

30,1

7,2

Гидроэкструзия

231,5

225

30,6

4,9

230,6

225

28,0

7,5

32,3

2,2

238,0

223

213

9,8

2,3

Волочение

214,5

14,6

219

228,5

10,6

2,6

14,7

25 давлением, величина которого может достигать 70% предела текучести материала заготовки, что позволяет значительно повысить сжимающие напряжения в зоне деформации, исключить образование микротрещин и повысить в конечном счете пластические характеристики изделия.

Механическое противодавление может быть создано выталкивателем универсального гидравлического пресса. Однако, необходимое для этого усилие (учитывая вышеизложенное) мо- lO жет вдвое превышать усилие редуцирования.

Следовательно, мощность пресса в этом случае будет определяться не усилием редуцирования, а мощностью выталкивателя, что неудобно, поскольку она обычно значительно меньше мощности главного цилиндра пресса. В связи с этим предлагается применить при редуцировании с противодавлением так называемый обратный метод редуцирования. Заготовку помещают в матрицу и сжимают осевым усилием, которое в сумме щ с усилием редуцирования вызывает в ней напряжения, не превышающие предела текучести, затем перемещают матрицу относительно сжатой заготовки до завершения деформации.

Из сравнения результатов, приведенных в . табннне, анино, что значения орочноети бз,Я, пластичности (9) и ударной вязкости (аи) для образцов, продеформированных редуцированием и гидроэкструзией практически не отличаются друг от друга и находятся в пределах разброса измерений.

Пример 2. Из стали ЗОХГСН2А, термо-ээ обработанной по режиму: закалка 910 С в масО ле, отпуск 270 С в аечение 1 ч, изготовляют заготовки диаметром 13,7 и длиной 62 мм.

Предварительное сжатие заготовки осуществляют траверсой пресса, а перемещение матрицы — выталкивателем или специальным гидроцилиндром.

Это позволяет не только упростить осуществление деформационного старения мартенсита в условиях всестороннего сжатия, но и получить дополнительный новый полезный эффект: более рациональное использование мощности пресса, Пример 1. Образцы для деформации изготовляются из стали 40Х1НВА, термообработанной по режиму". закалка 870 С в масле, отпуск 200 С в течение 1 ч, и имеют следующие свойства: бВ - 180 кг/мм Оря 131 кг/мм

d = 13,5%; т = 50%; а б = 5 кгм/см

Часть образцов с начальным диаметром 15,7 и длиной 200 мм продавливают через коническую матрицу, изготовленную из твердого сплава. После деформации образцы старят в течение года при Т = 20 С. Остальные образцы деформируют для сравнения волочением и гидроэкструэией через ту же матрицу.

Механические свойства образцов, продеформированных по трем различным схемам, приведены в таблице.

Часть иэ них подвергают редуцированию через твердосплавную матрицу со степенью деформации

5%, остальные — гидрозкструэии с той же степенью деформации. Усилие редуцирования

6,25 тс. Давление при гидроэкструэии 4200 атм, что соответствует усилию на торец заготовкй

6,2 тс. Таким образом, силовой режим при гидроэкструзии и редуцировании одинаков.

Пример 3. Заготовки диаметром 13,7 и длиной 62 мм из стали ЗОХГСН2А той же плавки после такой же термообработки редуцнСоставитель О. Корабельников

Texpt- a M. Гергель

Корректор Е. Рошко

Подписное

Редактор Л. Филь

Заказ 11330/11

Тираж 743

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 89336 руют со степенью деформации S ",Ф. воэдействуя на торец изделия усилием 11,5 тс в процессе редуцирования, т. е. создают механическое противодавление порядка 8200 атм. При этом к торцу заготовки прикладывают усилие S

17,5 тс, что соответствует напряжению сжатия

120 кг/мм, т. е. несколько ниже предела те2 кучести материала заготовки, Осадки и продольного изгиба заготовки в процессе такого редуцирования не наблюдается. 1Ф

Таким образом. предлагаемый способ обеспечивает уровень прочностных и пластических характеристик изделий тот же; что и известный способ с использованием гидроэкструзии. Си- 1% ловые параметры деформации ло предлагаемому способу не отличаются от таковых при гидроэкструзни, однако практическое его осущест- . вление не требует специализированного оборудования и дорогостоящей оснастки. Процесс 2ô деформации прост, безопасен и легко может быть автоматизирован, поэтому доступен для внедрения на любом машиностроительном предприятии с использованием действующего оборудования (универсальных гидравлических и механи- 25 ческих прессов), Способ может быть применен для упрочнения деталей машин и инструмента, в том числе крупногабаритных.

Формула изобретения

1. Способ упрочнения сталей мартенситного класса, включающий закалку, отпуск, холодную пластическую деформацию заготовки со стеленью обжатия 2-5% и последующее старение, отличающийся тем, что, с целью упрощения проведения процесса и используемой оснастки, холодную пластическую деформацию заготовки осуществляют путем редуцирования в жесткой матрице и одновременного сжатия вдоль оси встречными усилиями, действующими на торцы заготовки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что до начала редуцирования заготовку сжимают вдоль оси до возникновения в ней напряжений, не превышающих предел текучести материала, а редуцирование производят посредством" перемещения мамурины относительно сжатой неподвижной заготовки.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 223124, кл. С 21 0 7/14, 1967 (прототип).