Способ изготовления изделий из конструкционных сталей

 

М. Л. Бернштейн, Л. С. Горохов, В. А. Займов

М. H Маресев, В. И. Осипов, А. E ПроФрнш @О Ощд и О. В. Самедов (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

ИЗ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для изготовления ответственных высокопрочиых иэделий.

Известен способ изготовления профилей проката, включающий горячую прокатку, 5 закалку в процессе формообразования путем гибки (13.

В

K недостаткам известного способа следует отнести сложность технологического. процесса, растрескивание изделия при закалке и, кроме того, склонность к хрупкому разрушению.

Известен способ изготовления биметал-1> лических изделий, включающий нагрев заготовки до температуры пластической деформации плакирующего слоя, предварительную штамповку, охлаждение до темпера-, туры относительной устойчивости аусте- го нита плакирующего слоя, окончательную штамповку; закалку с температуры штамповки и отпуск в режиме основного ме талла $23.

Недос татком извес тного способа является придание изделию сразу окончательной формы и окончательных свойств, что -в ряде случаев недопустимо,. так как необходимо еше проведение месанической обработки.

Известен способ изготовления изделий из металлов и сплавов высокой прочности, . заключающийся в нагреве до температуры аустенизации, выдержке и формообраэова нии пут вм гибки при этой температуре, закалке и отпуске (З J.

Однако в существующем способе нагрев в аустенитную область направлен искточительно на уменьшение сопротивления деформированию. Способ не повышает прочностные характеристики (пределы прочности и текучести) изделия..Основны-. ми -недостатками термической обработки

-высокопрочных. сталей с закалкой на мар.тенсит, с одновременным формообразованием являются напряжения, .возникающие при формообразовании, охлаждении и структурных превращениях, которые при

3 98608 водят к возникновению трещин и коробле- нию иэделий. В ряде случаев обработка по известному способу сопровождается образованием в зоне максимального изгиба зародышевых микротрещин, вызывающих хрупкое разрушение изделий при последующей эксплуатации.

Кроме того, недостатком известного способа является недостаточно высокая прочность и пластичность изделий, что 10 снижает их эксплуатационную стойкость.

Пель изобретения - увеличение прочности и уменьшение трещинообразования.

Поставленная цель достигается тем, 35 что в известном способе изготовления изделий из конструкционных сталей, включающем нагрев листовой заговки до темпе ратуры аустенизации, выдержку, формообразование путем гибки, закалку и отпуск

3о, предварительно производят высокотемпературную термомеханическую обработку с отпуском при 400-600 С, гибку проводят при 600-650 С, а закалку ведут с охлаждением на воздухе от температуры на 2025

30 С выше начала мартенситного превращения.

Новый технологический процесс изготовления изделий включает высокотемпературную термомеханическую обработку (ВТМО1 заготовки, которая приводит к одновременному повышению прочности и сопротивлению распространения трещины (вязкость разрушения), что резко увеличивает эксплуатационную стойкость изделий.

Однако после этой обработки твердостЬ 35 останется сравнительно высокой, что затрудняет механическую обработку (например, сверление отверстий, фреэерование пазов). Йля устранения этой трудности необходимо проводить промежуточный о отпуск (например при 400 — 600 С).

Отпуск при температурах в указанном интервале позволяет снизить твердость для механической обработки, после которой проводят нагрев до температуры аустенизации, с короткой выдержкой при этой температуре, что ограничивает развитие рекристаллиэации аустенита, которая устраняет полигонизованную субструктуру и соответственно снимает

50 упрочнение от предшествующей ВТМО.

Помимо этого чисто технологического назначения операции смягчающего отпуска, on еще играет важную роль в стабилизации созданной при ВТМО субструктуры, 55 усиливая проявление эффекта наследования повышенного комплекса механических свойств при повторной закалке.

7 4

Таким образом, проведение этого отпуска согласуется и с окончательной . целью изобретения — достижением высоко, прочности и трещиностойкости деталей..

Охлаждение от температуры аустениэации до температур. на 20-30 С выше мар1 тенситной точки проводит со скоростью, превышающей критическую скорость закалки, а затем после некоторой выдержки изделие выдают на воздух. Применение такого ступенчатого охлаждения предотвращает. развитие перлитного и проме. жуточного превращания, а при мартенсит- ном уменьшает закалочные напряжения, которые могут привести к образованию трещин. Выбор режима охлаждения назначают иэ анализа С вЂ” диаграммы для данной стали с учетом наследственного влияния предварительной BTNO на устойчивость переохлажденного аустенита.

Выбор темпера туры формообразования обусловлен тем, что как высоцкая (выше Ас ), так и низкая (несколько выше М H ) температура формообразования может привести к браку (появлению трещин). B первом случае формообразова ние в сочетании с высокой температурой приводит к рекристаллиэации аустенита, т. е. происходит устранение полигонизованной субструктуры, созданной в результате предварительной ВТМО, снимается ее благоприятное влияние на свойства готового изделия. Во втором случае формообразование при пониженной температуре, помимо необходимости использования мощности оборудования, вызывает резкое повышение плотности дислока- ций в мартенсите; при этом снижается вязкос ть разрушения.

Формообразование в области относительной устойчивости переохлажденного аустенита (600-650 С) сохраняет эффект упрочнения и повышения вязкости разрушения, так как с одной стороны эти температуры рекристаллизации, а с другой — аустенит в этом интервале температур достаточно пластичен, и при его нагружении (формообразовании) не возни кает мощных скоплений дислокаций.

Пример. Проводится изготовление иэделий (например типа полка) из стали марки 25ХНМ по известному и предлагаемому способам.

Известный способ изготовления включая нагрев листовой заготовки до 940 + о

- 40 С, деформацию с немедленной закалкой, отпуск при 400 С, нагрев до о

870 + 10 С, охлаждение до 280 10 С, 165-182 150-162

190-200 175-180

Известный

Тр

Нет трешин

Предлагаем ай

Составитель И. Липгарт

Редактор E. Кинив Техред И.Гайду Корректор М. Шароши Заказ 10088/34 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 9850 формообразование путем гибки в интервале

600-650 С, последуюшее охлаждение на воздухе и отпуск при 180 + 10 С.

Как видно из таблицы, увеличение прочности и отсутствие трещин возможно только после обработки по предлагаемо20 му способу.

Использование предлагаемого способа изготовления иэделий иэ конструкционных среднеуглеродистых легированных с талей обеспечивает полное устранение трещин, что приводит к 100% выходу изделий, увеличение прочности, значительно повышает качество иэделий, их долговечность и надежность.

Формула изобретения

Способ изготовления изделий из конструкционных сталей, включающий нагрев листовой загОтовкн до температуры аустенизеции, выдержку, формообразование путем 3S

87 6

В таблице приведены свойства,изделий, изготовленных по известному и предлагаемому способам. гибки, закалку и отпуск, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что, с целью увеличения прочности и уменьшения трешинообразования, предварительно производят высокотемпературную термомеханическую обработку с отпуском при 400-600 С, гибку проводят при 600-650 С, а закалку ведут с охлаждением на воздухе or температур на 20 30 С выше начала о мартенситного превращения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР

Уо 308076, кл. С 21 )3 l/02, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

N 501087, кл. С 21 Э 8/00, 1974.

3. Болховитинов Н. Ф. Металловедение и термическая обработка. М., Машиностроение", 1965, с. 341-342.