Способ термической обработки деталей

 

! .ч «.- /

А. К. Херсонский

Научно-производственное объединеяиепо механизации и автоматизации производства машин для хлопковоХр=тва (НПО "Технолог" ) (72) Автор мзобретеммя (7l) Заявмтель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится.к способам термической обработки сталей и сплавов и может быть использовано в машиностроении при изготовлении пружин и пружинных элементов.

Известна изотермическая закалка пружинных сталей, заключающаяся в нагреве изделия до температуры закалки, совместном охлаждении поверхности и сердцевины изделия до температуры

1О изотермической выдержки, выдержка при этой температуре и охлаждение изделия до комнатной температуры Ii). в воде приводят к появлению на поверхйости микротрещин.

Известен также способ термической обработки изделий, включающий ступенчатую закалку: охлаждение в воде с образованием определенного процента мартенсита и изотермическую выдержку в селитре )3). . Недостатком известного способа является низкая производительность обработки.

Способ характеризуется высокой длительностью выдержки изотермического распада.

Известен способ закалки пружинных элементов из кремнистых сталей на воду с последующим отпуском (21.

Однако при изотермической обработке пружинных элементов, продолжительность операций отпуска и сложность длительной выдержки деталей

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо соб термической обработки деталей, преимущественно из пружинных марок сталей, включающий нагрев до температуры аустенизации, охлаждение в среде с максимальной охлаждающей способностью до получения мартенсита в поверхностном слое и последующую изотермическую выдержку в среде с минимальной охлаждающей способностью t41.

89968

Однако достигаемым способом уровень сжимающих напряжений повышает степень коробления деталей из пружинных сталей. Применение способа ограничено также тем, что на деталях с се- З чением меньше 20 мм не удается осуществить удержание температуры сердцевины свыше 700 С за время закалки и ь отпуска поверхностного слоя или его изотермической закалки. Кроме того, способ требует минимум двух видов нагревательного оборудования и двух видов оборудования для охлаждения поверхности и детали в целом, - это усложняет автоматизацию способа. В связи с растянутостью технологической цепочки операций низка производительность способа.

Цель изобретения - повышение производительности термообработки и обес- р печение равномерной структуры.

Для достижения поставленной цели в способе термической обработки деталей, преимущественно из пружинных марок сталей, включающем нагрев до тем- р пературы аустенизации, охлаждение в среде с максимальной охлаждающей способностью до получения мартенсита в поверхностном слое и последующую изотермическую выдержку.в среде с минимальной охлаждающей способностью, охлаждение и изотермическую выдержку осуществляют непрерывно — последовательным перемещением детали через несмешивающиеся среды, при этом охлаждение проводят до образования 1-53 мартенсита с последующим его полным распадом в процессе изотермической выдержки.

Кратковременное предварительное охлаждение поверхности детали обеспечивает накопление в поверхностном

4 слое определенного количества мартенсита, который в процессе охлаждения сердцевины и перераспределения тепла по сечению превращается в мартенсит отпуска, тростит и т.д., сердцевина же охлаждается со скоростью, близкой к критической для данной марки стали, поэтому производят одновременное охлаждение с целью уменьшения потерь тепла и одновременного достижения сердцевиной и поверхностью температуры бейнитного превращения, Последующее охлаждение детали в расплаве селитры обеспечивает сокращение времени изотермической выдержки за счет ,того, что образованные в процессе

3 ф предварительного высокоскоростного охлаждения иглы мартенсита и продукты его распада, образовавшиеся в процессе охлаждения сердцевины и перераспределения тепла, служат дополнительными центрами превращения переохлажденного аустенита. Увеличение числа центров превращений обеспечивает значительное увеличение обьемной скорости превращения в начальный, период, то есть сокращает время инкубационного периода, тем самым уменьшая общую длительность изотермической закалки.

Способ осуществляют следующим образом.

Деталь, зафиксированную на пластинчатом конвейере селитровой ванны, вводят в зону закалки. При своем движении деталь через датчики системы управления включает в рабочий режим устройство для введения воды, охва-. тывающее зону закалки. Определенное количество воды мгновенно вводится в зону закалки на поверхность расплаba, Деталь, вместе с движением конвейера, непрерывно последовательно перемещается сквозь"слой быстро испаряющейся воды, при этом поверхность детали охлаждается до температуры начала мартенситного превращения со скоростью 350-550 С/с с одно- временным охлаждением сердцевины со скоростью, близкой к критической;

На поверхности детали происходит мартенситное превращение. При переходе детали через граничный слой водаселитра и дальнейшем движении детали через расплав температура поверхности и температура сердцевины выравниваются и достигают температуры беннитного превращения стали (температуры расплава). Образовавшийся в процессе охлаждения детали в воде мартенсит поверхности и продукты его превращения (мартенсит отпуска, тростит) служат дополнительными центрами кристаллизации, Время охлаждения детали в воде, регулирующее количество накопленного в поверхностном слое мартенсита, зависит от толщины водяного слоя над поверхностью расплава и скорости движения конвейера. В зависимос0 ти от геометрии детали и скорости,движения конвейера регулируется мгновенный расход воды, который и создает слой воды определенной толщины. После испарения воды конвейер подает в

99683

Формула изобретения

Составитель А. Денисова

Редактор В. Данко Техред М. Надь Корректор С. "Шекмар

Тираж 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 12090/36

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

5 8 зону закалки новую деталь, вновь включающую в рабочий режим устройство для введения воды, и цикл закалки повторяется снова.

Пример 1. Прутковый элемент транспортера корнеуборочного комбайна из стали 65Г закаливают в селитровой конвейерной ванне с температурой расплава 320-10 С. Габариты пруткового элемента 1200 80, диаметр прутка 16 мм. Скорость движения ленты конвейера 2 мм/с. Расход воды на деталь 4+0,5 л, толщина слоя воды над расплавом в зоне закалки 5-7 мм, speмя перемещения детали сквозь водяной

1 слои 2,5 О,1 с, скорость охлаждения поверхности 350 C/ñ. Процент остаточного аусуенита 97 1,5. Время нахождения детали в расплаве селитры

7,5 0,5 мин (время изотермической и выдержки), процент остаточного аустенита 83, твердость HRC 42-48.

Пример 2. Пластинчатую пружину жатки комбайна СК-4 из стали

60С2А закаливают в селитровой конвейерной ванне с температурой расплава 310=10 С. Габариты пружины 520 Х 20, толщина - 6 мм. Скорость движения ленты конвейера 5 мм/с. Расход воды на деталь 6 0,6 л, толщина слоя воды над расплавом в зоне закалки 6-8 мм, время перемещения детали 1,520,1 с, скорость охлаждения поверхности 550 С/с. Процент остаточного аустенита 9441. Время нахождения детали в расплаве селитры 9,5< 10,5 мин (время изотермической выдержки), процент остаточного аустенита 9,5Ф, твердость HR c 43-47.

После термообработки в примерах

1 и 2 получены пружинные элементы сложной конфигурации с высокими характеристиками пластичности и прочности, а такж малым короблением по сравнению с известными спосабами.

Предел упругости (б ) возрос на 7113, предел выносливости — на 2,22,4 кгс/мм .

Использование предлагаемого способа термической обработки деталей из пружинных сталей обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества: повышение производительности труда при термообработке деталей из пружинных сталей на 50-803; î расширение арсенала средств обработки пружинных сталей, возможность автоматизации процесса изотермической закалки; обеспечение комплектности оборудования для закалки в двух средах.

Способ термической обработки деталей, преимущественно из пружинных ма-.

20 рок сталей, включающий нагрев до температуры аустенизации, охлаждение в среде с максимальной охлаждающей способностью до получения мартенсита в поверхностном слое и последующую

25 изотермическую выдержку в среде с минимальной охлаждающей способностью, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности обработки и обеспечения равномерной зф структуры по сечению, охлаждение и изотермическую выдержку осуществляют непрерывно — последовательным перемещением детали через несмешивающиеся среды, при этом охлаждение проводят до образования l-53 мартенсита с последующим его полным распадом в процессе изотермической выдержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . l. Закалка деталей с охлаждением в расплаве солей. М., ЭНИМС, 1976.

2. Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы. M., "Металлургия", 1971, с. 131.

3. Патент НРБ М 13818, кл. С 21 D 1/78, 1971.

4. Авторское свидетельство СССР N 507657, кл. С 21 0 1/78, 1976.