Способ термической обработки заготовок

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ИЯ) С 21 Э 1/78

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21 ) 3402738/22-02 (22) 26.02.82 (46) 23.01.84. Бюл.93 (72) В.И, Астащенко, Н.Н. Волосов, Г.М. Кохова и И.Е. Сорокин (71) Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт технологии автомобильной промыаленности (53) 621.785.9(088 ° 8) . (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

В 834157, кл. С 21 )) 1/78, 1979 °

2. Шмыков А.A. Справочник термиста. M.„ Машгиз, 1952, с.175. (54,)(57) 1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОИ OBPABOTKH ЗАГОТОВОК из среднеуглеродистых и легированных сталей, включаю..$0., Ц}ЯЩ8 А щий аустенизацию с последующей закалкой и высокотемпературный отпуск; отличающийся тем, что, с целью улучшения обрабатываемости резанием, путем стабилизации структуры, нагрев при отпуске ведут со скоростью 4-5 С/мин до температуры на

70-100 С вьме точки М, далее до температуры отпуска со скоростью

2-3 С/мин.

2. Способ по и 1, отличаюшийся тем, что при аустенизации одну треть времени выдержки проводят при температуре на 70-100 С вьые

Ас> две трети времени выдержки—

f о при температуре на 30-60 С вьые Ас

1068508

Изобретение относится к термической обработке сталей, а игленно к способам термической обработки заготовок из среднеуглеродистых и легированных сталей для улучшения обрабатываемости резанием. 5

Известен способ термической обработки заготовок, преимущественно иэ среднелегированных цементуемых сталей с повышенной устойчивостью переохлажденного аустенита, включающий нагрев выше Ас на 50-150 С, охлаждение до температуры перлитного превращения, выдер>хку, охлаждение и отпуск при температуре ниже Ас„ на 20-40 С, причем выдержку произвбдят при тем- 15 пературе максимальной скорости перлитного превращения f13.

Однако этот способ улучшает обрабатываемость заготовок резанием только на чистовых операциях. 20

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки среднеуглеродистых и легированных сталей, включающий аустенизацию, выдер>хку, закалку и высокотеглпературный отпуск. Способ направлен:. на улучшение структуры стали перед обработкой резанием, обеспечивая получение структуры

30 сорбита f2 3.

Однако известный способ не обеспечивает необходимый уровень обрабатываемости резанием, в частности стабильный процесс глубокого сверления. Этот недостаток обусловлен тем, что при термообработке деталеи большего сечения на формирование структуры оказывает влияние концентрационная неоднородность составляющих, особенно в более глубокой области, пре40 вышающей 8-10 мм от поверхности, где имеет место достаточно высокая неоднородность по составу.

В деталях большого сечения на обрабатываемость резанием оказывают 45 влияние локальные микрообъемы структурных составляющих, микротвердость которых либо низкая (гленее 140 Н „), либо высокая (более 350Н О), Указанное явление не оказывает влияния на из- 50 глеиение механических свойств, кроме того, эти локальные гликрообъемы структурных составляющих не обнару живаются при обычном металлографическом анализе, поэтому раньше эти особенности не изучались.

Целью изобретения является улучшение обрабатываемости резанием за счет стабилизации структуры.

Поставленная цель достигается тегл, что согласно способу термической обработки заготовок из среднеуглеродистых и легированных сталей, включающему аустенизацию с последующей закалкой и высокотемпеРатуРный отпуск, нагрев при отпуске ведут

co cKopoc: >o 4-5 C/ìèí до температуры на 70-100 С выше точки м„,далее до температуры отпуска со скоростью

2-3 С/мин.

При аустенизации одну треть времени выдер><ки проводят при температуре на 70-100ОС выше Ас,две трети времени выдержки - при температуре на 30-60 С выше Асз.

В указанном интервале температур аустенизации обеспечивается необходимая степень легированности, которая влияет на формирование структуры с определенной микротвердостью структурных составляющих после отпусKQ °

В процессе отпуска при скорости нагрева 4-5 С/мин и до 400-430ОC происходит подготовка структуры к нарушению когерентности в результате изменения тетрагональности кристалли. ческой решетки мартенсита„ когда происходит выделение определенного количества углерода и изменение состава карбидов, приводящее впоследствии при нагреве со скоростью

2-З С/мин до 600ОС стабилизации структуры, Только при. этих условиях обеспечивается требуемая стабилизация структуры, заключающаяся в том, что при коагуляции карбидов в структуре не образуются микрообъемы с высокой и низкой микротвердостью (Н о), на наличие которых влияет и распад микрообъемов остаточного аустенита. о

Нагрев со скоростью менее 4 С/мин до М =70-100 С приводит к образоК ванию гленее легированного феррита.

При последующей механической обработке образуется сливная стру>хка.

При нагреве со скоростью более

5 C/ìèí co:сраняются микрообъемы с высокой микротвердостью (износ инструмента).

Нагрев.до температуры отпуска на о

2-м этапе со скоростью менее 2 С/мин приводит к образованию малолегированного феррита сливная стружка), о а прифскорости более 3 С/мин в микрообъемах сохраняется бейнит, ведущий к износу режущего инструмента при дальнейшей механической обработке.

Температура нагрева и время выдержки при аустенизации установлены экспериментально.

Способ осуществляют следующим образом.

Проводят нагрев изделий из среднеуглеродистых или легированных сталей для проведения аустенизации, которую ведут следующим образом.

Сначала одну треть времени выдержку проводят при температуре на 70-100ОC выше точки Ас, остальное время выдержку ведут при температуре на

1068508

Пример. Термической обработке подйергают заготовки валиков кар- <5 данного вала из стали 40Х. Максимальное сечение заготовки 60 мм, вес 8,5 кг. Для стали 40Х точка

Ас =80 О С, М 330 С.

Аустенизация и закалка

Отпуск

Нагрев

П этап

С/мин

Выдержка .

1 этап П этап

С С

ОС/ С C С мин мин оС

МИН

180

600

860/90

860/90

900/30 86Я/60

870/30 850/60

Не регламентирован

То же

Известный

180

600

600

400/4

600/2

600/3

Предлагаемый

425/4

400/4,2

600

860/60

600/2,85 600

600/2,35 600

900/30

900/30 860/60, 430/5

Зыходящий за пределы устенизации

600/2,7 600

400/5

860/60

920/30 выходящий за пределы по скорости нагрева при отпуске

40 0/6

600

600/4

600/6

600/5

600/1

860/60

900/30

600

400/1,5

890/30 860/60

То же

860 /60

860/60

600

900/30

400/3

400/б. 20

600

900/30 сверление) у образцов после термической обработки по предлагаемому режиму приведены в

60 табл. 2.

30-60 С виде Ac,после чего изделия закаливают в воде или масле в зависимости от марки стали. После закалки изделия подвергают высокотемпературному нагреву. При этом нагрев ведут в два этапа: сначала его ведут со скоростью 4-5 С7мин до температуры на 70-100 С выае точки МН, а далее до температуры отпуска — со скоростью 2-3 C/ìèí, после выдержки при отпуске осуществляют охлаждение заготовок -на воздухе.

Режим обработки оС. 1 этап

С/мин

Характеристики локальных объемов микроструктур, микротвердость этих составляющих, общая твердость и обрабатываемость резанием (глубокое

Нагрев заготовок для аустениза-. ции проводят до 870-900 С и в течение 30 мин.выдерживают при этой температуре, а затем в течение

60 мин при 850-860 С, после этого осуществляют закалку в масле. 3атем производят нагрев для отпуска в два этапа. В начале заготовки нагревают со скоростью 4-5 C/ìèí до 400-430 С в течение 80 мин, затем со скоростью 2-3 С /мин в течение 60 мин до 600 С, затем выдерживают при этой температуре в течение 20-25 мин, после чего охлаждают на воздухе.

Проводят также обработку указанных деталей по известному способу.

Режимы термической обработки по предлагаемому и известным способам приведены в табл.1.

Таблица 1

1068508

Таблица 2

Фазовый состав локальных микрообъемов

Твердость НВ кгс/мм

Иикротвердость

Н5О

Обрабатываемость резанием

175-300

Феррит, перлит

Удовлетворительная

180»360

Феррит,перлит, бейнит

207-228

Неудовлетворительная

228-236

Ферритт перлнт

190-300

Удовлетворитель-. ная

То же

То же

223-228

228-235

228-235

228-235.185-320

170-295

170-275

150-290

Неудовлетворительная (сливная стружка

Феррив, перлит, бейнит

195-550

207-235

Неудовлетворительная {износ инструмента) То же

185-430

190-380

147-290

220-228

218-234

209-236

То же

Феррит,перлнт

Неудовлетворительная (сливная стружка!

Составитель И. Липгарт

Редактор Н. Рогулич Техред В.далекорей Корректор Зимокосов

Заказ 11400/23 Тираж 544 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

Стабилизация структуры улучшенной с помоцью предлагаемого способа термической обработки достигается .в результате исключения образования .локальных микрообъемов малоуглеродистого феррита с минимальными значениями микротвердости и структурных составлякщйх бенитного и кважи перлитного випа с микротвердостью более 350 Н8в.

Стабилизация в формировании ло- кальных микрообъемов структуры при40 водит к улучшению обрабатываемости; резанием (особеннО прн глубоком сверлении что позволяет увеличить стойкость сверл на 30-40%.

Ожидаемый экономический эффект, 45 составит не менее 30 тыс. руб, в год.