Способ определения прокаливаемости глубокопрокаливающихся сталей и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сощиалистических

Республик

< и971894 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 170281 (21) 3247230/22-02 с присоединением заявки N (23) Приоритет

Опубликовано071182 Бюллетень ¹41

Дата опубликования описания 07.1182

151} М. Кл.

С 21 0 1/55

Гоеударстненный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК621. 785.

68 620 179 .3(088,8) (72) Авторы изобретения

Н.К. Мочалин и В.A. Волков

Научно-исследовательский, конструкторскотехнологический институт тракторных и комбайновых двигателей и Московский ордена Октябрьской, Революции и Ордена Трудового Красного Знамени институт.„.стали и сплавов (71) Заявители (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОКАЛИВАЕМОСТИ

ГЛУБОКОПРОКЛЛИВЮЗЩИХСЯ СТРЛЕЙ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к термической обработке металлов и может быть использовано для определения прокаливаемости сталей мертенситного класса.

Известен способ определения прокаливаемости стали методом торцовой закалки, включающий нагрев цилиндрического образца диаметром

25 мм, длиной 100 мм до заданной температуры, охлаждение водой с торца на специальной установке и замер твердости по длине образца (ljОднако этим способом невозможно получить достаточно широкий диапазон скоростей охлаждения вдоль цилиндрического образца иэ глубокопрокаливаю|цихся сталей, вследствие чего полумартенситная зона, принимаемая за критерий прокаливаемости, находится вблизи "горячего" торца образца или вовсе отсутствует.

Известны способ и устройство для

его выполнения, предназначенные для определения прокаливаемости глубокопрокаливающихся сталей торцовой закалкой массивных цилиндрических образцов, в котором нагрев в печи и закалка образца осуи1ествляются совместно с прикрепленным стальным цилиндрическим блоком (2).

Однако несмотря на значительную массу термостатирующего блока (до 20 кг), он не обеспечивает достаточно медленного охлаждения "горячего" торца образца (скорость охлаждения 3000 С/ч), в результате чего

1р полумартенситная зона также отсутствует на некоторых марках сталей,. например, на стали 34ХНЗМ. К тому же, манипулирование нагретыми и тяжелыми блоками затруднительно, а само устройство усложняется наличием специального закалочного приспособления и вытяжной системой.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ определения прокаливаемости глубокопрокаливающихся сталей, включающий помещение образца в термостатирующий блок, совместный ик нагрев до температуры закалки, выдержку, охлаждение водоохлаждаемым холодильником, извлечение закаленного образца и замер твердости.

Способ осуществляется устройством, содержащим нагревательную печь, термо-статирующий блок с осевым гнездом и водоохлаждаемый холодильник (3).

971894

Однако известный способ не обеспечивает достаточно медленного охлаждения "горячего" торца образца (cKo рость охлаждения более 300 С/ч), Цель изобретения — получение по длине образца спектра структур — от 5 мартенсита до сорбита — путем расширения диапазона скоростей охлаждения вдоль образца.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения 10 прокаливаемости глубокопрокаливающих ся сталей, включающем помещение об разца в термостатирующий блок, совместный их нагрев до температуры закалки, выдержку, торцовую закалку 5 образца путем охлаждения водоохлаждаемым холодильником, извлечение закаленного образца и замер твердости, согласно изобретению, образец помещают в термостатирующий блок на 20-80.% его О длины, а охлаждение части образца, помещенного в термостатирующий блок, ведут со скоростью не выше 100 5 С/ч за счет дополнительного подогрева.

Кроме того, в известном устройстве, позволяющем осуществить способ, водоохлаждаемый холодильник выполнен в виде коаксиально расположенных кольцевых секций, имеющих возможность их осевого перемещения.

Для глубокопрокаливающихся ста.лей типа 35ХНЗМФА превращение аустенита в верхней области промежуточного превращения происходит при скоростях охлаждения ниже 100 С/ч, выше — наблюдается смешанное троосто- 35 мартенситное превращение.

Величина помещения образца в термостатирующий блок устанавливается в каждом конкретном случае экспериментально (исходя из получения полу- 4Q мартенситной зоны в пределах длины образца) и находится в широком пределе, например, от 80 до 20% его длины. Регулировка установки образца осуществляется при этом засыпкой 45 дна осевого гнезда песком или шамотной крошкой. Верхний предел устанавливается для образцов с более глубокой прокаливаемостью иэ высоколегированных марок сталей, а нижний для менее легированных, исходя из устойчивости образца в осевом гнезде блока.

В предложенном устройстве используется двухсекционный водоохлаждаей холодильник в виде полой втулки помещенного в нее полого цилиндра с возможным их осевым перемещением.

Используя для охлаждения секции холодильника как вместе, так и раздельно, а также изменяя глубину вхождения торца образца . в холодильник пере= мещением его секций относительно друг друга, можно .Управлять процессом охлаждения образца в зависимости от его химического состава. á5

На фиг. 1 изображено общий вид устройства для осуществления способ,, общий вид, разрез; на фиг. 2 — кривые распределения скорости охлаждения и твердости по длине образца, по лученные экспериментально предлагаемым способом и устройством.

Образец 1 перед нагревом свободно устанавливают в осевое гнездо 2 конического блока 3. Выступающую часть образца, длину которой можно регулировать засыпкой дна отверстия песком или шамотной крошкой, закрывают металлическим колпачком 4 с целью более равномерного прогрева.

Затем блок в сборе помещают в нагревательную шахтную печь 5 на подставку б. После нагрева до закалочной температуры и выдержки блок с образцом фиксируют в верхней нерабо- ей зоне печи с помощью подвесок 7, колпачок 4 убирают, а на торец образца устанавливают медный водоохлаждаемый холодильник 8, состоящий из полой втулки 9 и внутреннего цилиндра 10. Рабочее пространство печи закрывают теплоизоляционной крышкой 11.

В дальнейшем охлажцение образца в блоке ведут совместно с нагретой печью до комнатной температуры. При этом охлаждение части образца, помещенного в термостатирующий блок, ведут со скоростью 100 5 ОС/ч, что достигается подогревом печи с находящимся в ней термостатирующим блоком при

800 и 700 С 20 и 30 мин соответственно.

Пример. Проводят исследования по изучению распределения скорости охлаждения и прокаливаемости на образцах стали 35ХНМФА диаметром

25 мм и длиной 100 мм (фиг. 2). Скорость охлаждения вдоль образца изменяется от 70,2 104 С/ч непосредственно у охлаждаемого торца до

100 С/ч у торца, находящегося внутри блока .(фиг. 2, кривая i), что обеспечивает получение полумартенситной эоны с твердостью 40 HRC на расстоянии 25 мм от охлаждаемого торца при общем изменении твердости вдоль образца 49-27 HRC (фиг. 2, кривая !1).

Применение предложенного способа определения прокаливаемости глубокопрокаливающихся сталей и устройства для его осуществления позволяет повысить качество исследования прокаливаемости высоколегированных марок стали, облегчает и ускоряет проведение эксперимента.

Формула изобретения

1. Способ определения прокаливаемости глубокопрокаливающихся сталей, включающий помещение образца в термо971894 статирующий блок, совместный их нагрев до температуры закалки, выдержку, торцовую закалку образца путем охлаждения водоохлаждаемым холодильником, извлечение закаленного образца и замер твердости, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью получения по длине образца спектра структур — от мартенсита до сорбита - путем расширения диапазона скоростей -охлаждения вдоль образца, образец помещают в термостатирующий блок на 20-80% его длины, а охлаждение части образца, помещенного в термостатирующий блок, ведут со скоростью не выше

100 5 С/ч путем дополнительного подогрева.

2. Устройство для определения прокаливаемости глубокопрокаливающихся сталей, содержащее нагревательную печь, термостатирующий блок с осевым гнездом и водоохлаждаемый кольцевой холодильник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью получения по длине образца спектра структур — от мартенсита,н;о сорбита — путем расширения

1 диапазона скоростей, холодильник выполнен в виде коаксиально расположенных кольцевых секций, имеющих возможность их осевого перемещения.

Источники информации, 0 принятые во внимание при экспертизе

1. Метод испытания на прокаливаемость. ГОСТ 5657-69.

2. Сомин Б.E. Методика определения прокаливаемости глубокопрокали15 вающихся конструкционных сталей.—

"Заводская лаборатория", 1947, Р 7, с. 832-840.

3. Качанов Н.Н. Прокаливаемость стали, М,, "Металлургия", 1978, 20 с. 158-159.

971894

7Р 10

N ФР М g0 МО

Расстояние um охлаждаского

meggy, ж

guy. Р

Составитель И. Липгарт

Редактор К. Волоцук Техред Т.Фанта Корректор Г. Решетник

8483/10 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам.иэобретений и открытий

113035, Москва, )Х-35, Раушская наб., д. 4/8

Эаказ филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4