Способ закалки стальных изделий

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к термической обработке стальных изделий с исходными металлургическими дефектами. Целью изобретения является получение высоких механических свойств стали при отсутствии закалочных трещин. Способ включает нагрев до температуры аустенитизации и охлаждение со скоростью, удовлетворяющей условию V≤EXP{2,3<SP POS="POST">.</SP>[A/2MΣP<SP POS="POST">макс</SP>√L<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-3</SP>-C)-B]}, где A,B,C - коэффициенты зависимости порогового значения вязкости разрушения от скорости охлаждения образцов, KIRTH = A/LGV+B - определяющий размер (глубина для поверхностного и ширина для внутреннего) дефекта, мм, M - коэффициент, учитывающий местонахождение дефекта (M = 1 для поверхностного и M = 0,63 для внутреннего дефекта), σР<SP POS="POST">макс</SP> - максимальное растягивающее напряжение МПа. Использование способа позволяет повысить механические свойства, эксплуатационную стойкость и снизить критическую температуру хрупкости стали. 1 ил. 2 табл.

СОЮЭ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1493683 А 1 (5D 4 С 21 Р 1/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Неехр (2,3(bl, Р ма с 10-3 ! !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

lIO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPHTHRhtl

ПРИ ГННТ СССР,(2I) 4290308/23-02 (22) 28.05.87 (46) 15.07.89. Бюл. У 26 (71) Иаучно-производственное обьединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И. И. Ползунова и Производственное объединение "Ленинградский металдический завод

1(72) А. А. Ч г ик, В. Е, Логыарев

"А. А. Лапин и Т. А. Чижик (53) 621.785.79(088.8) (56) Заявка Японии II 57-14411, кл. С 21 D 8/12, 1982.

Заявка Японии Р 60-9569, кл. С 21 D 9/00, 1985. (54) СПОСОБ ЗАКАИК! С7АЛЬИ 1Х ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к металлургии, конкретнее к термической обработке стальных изделий с исходными металлургическими дефектами. Целью изобретения является получение высоких механических свойств стали при

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к термической обработке стальных изделий с исходными металлургическими дефектами. °

Цель изобретения — обеспечение высоких механических свойств стали при отсутствии закалочных трещин в изделиях с исходными дефектами.

2 отсутствии закалочных трег1ин. Способ включает нагрев до температуры аустенизации и охлаждение со скоростью, удовлетворяющей условию V d ехр(2,3 х х (а/2 и е" " Е !е — с) — b)), где а, Ъ, с — коэффициенты зависимости порогового значения вязкости разрушения от скорости охлаждения образцов, К! = а/11 V + Ъ вЂ” определяющий размер (глубина для поверхностного и ширина для внутреннего) дефекта, мм, m — - коэффициент, учитывающий местонахождение дефекта (m = 1 для поверхностного и m = 0,63 для ,- маркс внутреннего дефекта)!. — максиP мальное растягивающее напряжение

ИПа. Использование способа позволяет повысить механические свойства, эксплуатационную стойкость и снизить критическую температуру хрупкости стали. 1 ил., 2 табл.

Закалке подвергали цилиндрические заготовки крепежных деталей диаметром

65 мм иэ стали ЭП182. Химический состав стали приведен в табл.

Детали нагревали до температуры закалки 980 С и охлаждали со скоростяо ми, удовлетворяю!чими условию:

1493683 где V скорость охл аждения издеР лия, С/с; а, Ь, с — коэффициенты зависимости а

К вЂ” + с;

1 1 18 V + Ь

30 а формулу К 1, „= + с, определяли коэффициенты а, Ь, с. Они оказались равны: а = 34,7; Ь = 0,68; с = 19.

Величин наибольших растягивающих

40. мс кс напряжений() определяют расчетными или экспериментальными методами. Как 45 макс правило, в качестве Q принимают остаточные напряжения, действувщие в хрупкой закаленной стали и поэтому представлявщие наибольшую опасность.

Внутренние напряжения в заготовках не могут значительно превышать предел текучести закаленной стали (5,). Поэтому, когда расчет или измерение напрюкений затруднены можно принять

С помощьи ультразвука измеряют QII ределяищие размеры дефектов L, Загогде К

1 th пороговое значение вязко- 10 сти разрушения стали, 1 1Па м 1

I. — определяющий размер (глубина для поверхностного и ширина для внутреннего) 15 дефекта, мм;

m — коэффициент, учитывающий местонахождение дефекта (и = 1 для поверхностного иm= 20 дефекта);

6 макс

P максимальное растягивающее напряжение, MIIa.

Для нахождения скорости охлаждения предварительно определяли коэффициен- 25 ты, входящие в формулу.

Для определения коэффициентов а, Ь, с предварительно устанавливают зависимость порогового значения вяз— кости разрушения КI t1 от скорости ° г охлаждения образцов V. Зависимость

К „от V приведена на фиг. 1. Образцй закаливали с тремя различными скоростями и определяли соответству35 отмечены точками) . Далее, используя товки имеют исходные поверхностные и внутренние дефекты (волосовины, неметаллические включения и т.п.) размеров до 5 мм.

Определенные коэффициенты а, Ь, с макс и значения 5, 1. и гi подставляют в формулу для Hëõîêäåния допуcтимой скорости Ч. Охлаждение проводят со скоростьв, равной 0,85-0,9 допустимого вычисленного значения V, т.е. со скоростьи 8,5-16,0 С/с.

11еханические свойства стали после обработки по предлarаемоиу способу приведены в табл. 2. Там хе указаны свойства стали после обработки по способу-прототипу (нагре» до 980 С и охлаждение со скоросгьв 0,0028 С/с) ° о

Все свойства приведен» после отпуска о„ при 680 С.

Как видно из приведенной табл, 2 после обработки по предлагаемому способу наблюдает я on и. альное сочетание высокой прочност ., пластичности и низкой критической температуры хрупкости стали (Т а ) . Иа всех деталях наличие трещин не обнаружено.

Увеличение скорос ги охлаждения более о

16 С/с не влияет Ia повышение механических свойств, но приводит к появлению трещин. Обработка по способупрототипу приводит к получению низкой прочности и .ысокой Т, не обеспечивавщей надежность в эксплуатации.

После обработки по режимам, выходящим за граничные условия сталь имеет высокуи температуру хрупкости и низкув эксплуатационнуи стойкость.

Применение изобретения обеспечит для широкой номенклатуры изделий повышение механических свойств стали и производительности термического оборудования за счет максимального использования резервов интенсификации закалки, а также искличение брака по закалочным трещинам.

Кроме того, во многих случаях изобретение позволит сократить количество заготовок, отбраковываемых по исходным дефектам, а также исключить дополнительнуи механическую обработку по удалению дефектов и трещин.

Изобретение целесообразно использовать в первую очередь при закалке массивных стальных изделий, а также выпускаемых крупными партиями мелких иэделий, требующих интенсивного закалочного охлаждения.

5 1493683 6

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я исходньии дефектами, предварительно

Способ закалки стальных иэделий, определяют на закаленных стальных включающий нагрев до температуры образцах зависимость порогового энааустенитизации и последукицее охлажде- чения вязкости разрушения от скорости нне, о т л и ч а ю щ и и с я тем, 5 охлаждения, измеряют определяющие что, с целью обеспечения высоких ме- размеры исходных дефектов в иэделии, ханических свойств стали при отсутст- а охлаждение проводят со скоростью, вни закалочных трещин в изделиях с удовлетворяющими условию

Ч 6 ехр 2,3

2mG Ь О -с

1 где Ч

20 а

Х,t> = iq + Ь "

Содержание элементов, Х

Г ) f Х

С Si Mn S P Cr Ri Mo V Ti В

019 Оэ8 0 ° 7 01051,4 0,30 I, I 1,0 0,12 0,005

017 и 6

0,24 0,37 0,5 0,03

0,03

Таблица 2

Механические свойства при 20 С li Скорость охлаждения при закалке, С/с

I ();„, ИПа Ов, МПа f, Х

Т509 С

220-240

700-880

700-900

640-840

660-840

650-830

0,0028

0,2

2

8,5-16

460-480

820-950

840-1000

770-940

780-950

770-940

22-30

14-18

l4-I9

I5-19,5

15-19,5

17,5-20

80-83, 5

67,5-72,5

63-71,5

67-72,5

67-72,5

68-72

lO

70-100

IO-60 (-5) -20 (-40) -0

-40 — скорость охлаждения иэделия, град/с; а, b, с — коэффициенты зависимости порогового значения вязкости разрушения (К „ ) от скорости охлаждения обраэцов:

- определяющий размер (глубина для поверхностного и ширина для внутреннего) дефекта, мм;

m — коэффициент, учиуывающий местонахождение дефекта (m 1 для поверхностного и m 0,63 для внутренне го дефекта);

Я " — максимально растягивающее

Г н an ряж ение, МПа .

Таблица I

1493683

Ф л

Фэ

Составитець В. Русаненко

Редактор М. Товтнн Техред К,яндык Корректор Л, Бескид

Заказ 4069/29 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат ".Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101