Способ контроля термической обработки стали

 

Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано в черной металлургии при изготовлении изделий, упрочненных гидроэкструзией, волочением, раскаткой и др. Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем определения оптимальной температуры отжига стали, упрочненной пластическим деформированием для повышения усталостной прочности. Нагрев при последовательно возрастающих температурах проводят с изотермической выдержкой при температуре нагрева и определяют уровень микроискажений насыщения при температуре изотермической выдержки, находят температуру Т<SB POS="POST">к</SB>, при которой уровень микроискажений насыщения имеет максимальное значение, а температуру отжига стали устанавливают в интервале температур Т<SB POS="POST">к</SB>± 10°С. Способ позволяет оптимизировать процесс термической обработки стали после различных видов предварительной пластической деформации, включая гидроэкструзию, обкатку, наклеп и т.п. 2 ил., 1 табл.

союз сснетсних социАлистичесних

РЕСПУБЛИН ()9) ®U (II) ВСЕСОЮЗНАЯ

AATEHTHQ- TEKHQЧЕСКИ

Б БИБЛИОТЕКА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОЧИТЕТ

flo изОБРетениям и ОтнРытиям пРи Гннт сссР (21) 4347655/31-02 (22) 06. 10,87 (46) 30.07.89. Бюл. r - 28 (72) Д.Г„Шерман, Я.N,Кулиш, А.П,Любченко и Г,С,Ратинов (53) 621.785.79 (088.8) (56) Лысак Л.И., Николин Б.И. Физические основы термической обработки стали, К.: Техника, 1975 с,192-204, Вишняков Я.Д. Современные методы исследования структуры деформирован— ных кристаллов. М,: Металлургия, 1975, с. 319-326. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ (57) Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано в черной металлургии при изготовлении изделий, упрочнен— ных гидроэкструзией, волочением, раскаткой и др. Цель изобретения

Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано в черной металлургии при изготовлении изделий упрочненных гидроэкструзией, волочением, раскаткой и др.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем определения оптимальной температуры отжига стали, упрочненной пластическим деформированием для повышения усталостной прочности. (50 у С 21 1) 8/00, С 01 N 33/20 расширение технологических возможностей путем определения оптимальной температуры отжига стали,упрочненной пластическим деформированкем для повышения усталостной прочности. Нагрев при последовательно возрастаю— щих температурах проводят с изотермической) выдержкой при температуре нагрева и определяют уровень микро— искажений насыщения при температуре изотермической выдержки, находят температуру Тк, при которой уровень микроискажений насыщения имеет максимальное значение, а температуру отжига стали устанавливают в интеро вале температур Т к + 10 С. Способ позволяет оптимизирс вать процесс тер мической обработки стали после различных видов предварительной пластической деформации, включая гидроэкструзию, обкатку, наклеп и т.п, 2 ил., 1 табл.

На фиг.1 показан график изменения уровня микроискажений стали Я > от времени выдержки t при температуре нагрева Т (кривая 1), служащий для определения уровня микраискажений (Е >т по значениям (), и с ), соответственно при временах изотермической выдержки t„ и t;на О)иг,2 эмпирически установленная зависи— мость изменения уровня микроискажений насыщения < E > от температуры изотермической выдержки Т (кривая 2), 1497240

Ю" (Е = о где Š— модуль 10нга, Н/м ;

40 Up

M = Q — — -- — — энергия упругой 30

1 деформации при вьд ел ении к о— г ер ент ных ма т рице к ар бид ов, Дж, где

Я вЂ” энергия активации вьделения карбидов с линейными размера- З5 ,Б;к;

5 — поверхностное натяжение между решетками карбида и железа, Дж/см

V — молярный объем карбида, см /моль%

1 — линейный размер карбидов, см.

Как следует из приведенных соот4(Че ношений, при 1 = — — — —, когда W=O, с Fo> =О. В процессе изотермической выдержки при температуре Т в течение времени t достаточного для выхода на уровень насыщения (Г .г, линейный размер карбидных выделений дости-50 гает величины

8 С> Vp

2Я-Е((Е,>т)

В таблице приведены эксперимен55 тально найденные значения величин (C ), 1, а также предела выносливости Q для среднеуглеродистой нормализованной стали (5=-4 "10 71ж/см, служащая цля определения температуры

Т, при которой < F. >., достигает максимального значения C P ) nn значению величин (Fî т и 4 Eo т соответственно при температурах отжига Т1 и Т

Эмпирически показано, что отжиг стали после пластической деформации в интервале температур Т + 10 С, 10 где f — температура, при которой уровень микроискажений достигает максимального значения, приводит к наибольшему эффекту упрочнения стали при дисперсионном старении.

Определение температуры отжига стали сводится к определению уровня микроискажений насыщения (F, ?

О т при температуре отжига Т, нахождению температуры Т, при которой « ) имеет максимальное значение.

Иикроискажения (Я о. определяются энергией упругой деформации, возникающей в результате образования в стали когерентных матрице карбидов . 25

Ч =17,0 см /моль, (=27,2 краж, 1

Я р

=10 см), которую после пластической деформации гидроэкструдированием с обжатием на 40K отжигали в интервале температур 200 — 450 С, Установлено, что максимальное повышение усталостной прочности получают после отжига в интервале температур 340-360 С, когда уровень микроискажений достигает максимального значения < Е<< =3 10 . После отжи-4

ra при температурах T (340 С, когда

1т- 1, 1 =16 см, «F> =О, а т аь о также при температурах Т > 360 С, когда 1т — > ac, .а (Е) т =0, эффектив— ность дисперсионного упрочнения стали уменьшается. Температура отжига, устанавливаемая в интервале 350 10 С, при которой < Е т достигает максимального значения (Ео>, является оптимальной для повышения усталостной прочности стали, Пример. Способ осуществляют следующим образом. Изготавливают из среднеуглероДистой стали образцы, которые затем упрочняют пластическим деформированием (аналогично тому, как упрочняют пластическим деформированием детали), Если детали изготавливают из среднеуглеродистой стали (0,45Х С) и упрочняют раскаткой с обжатием на 20-307, образцы также деформируют раскаткой на 20Х. После деформации проводят нагрев образцов при последовательно возрастающих температурах с изотермической вьдержкой при температуре нагрева. В процессе изотермической выдержки измеряют изменение уровня микронапряжений кристаллической решеткц, для чего через каждые 30 мин проводят охлаждение образца до комнатной температуры и его рентгенографирование со съемкой не менее двух отражений от одного семейства плоскостей образца и эталона, анализ профиля дифракционных линий, устанавливают уровень микроискажений (Ео ) и определяют уровень микроискажений насыщения (Е)т при температуре изотермической выдержки.

За уровень микроискажений насыщения принимают значение (E,>=4F ) + — - — — (Е,> т о где (B,), (Я,) — уровень микроискажений, получаемый после отжига при температуре Т соответственно за вре5 I > 7?, г(г мя отжига г- s " L -iO not tг!>гг "ил<».игг если

< Eо 2. — 0,95 — 1,05. (t)

Затем находят температуру Т, при которой уровень микроискажений насыщения с Ео т имеет максимальное значение с C,? . За температуру Т к принимают значение

z — значение уровня .1 микроискажений насыщения соответст- 15 венно при температурах изотермической вьдержки Т„и Т, Тг с Т, при услочто с Ео т (Е > Ео)т сС Е >,a т от1 о бган 0 т2 оту

С о т1 — 1,0-1,05, с т мума.

Предел вынос

Линейный

Уровень микроискажений насыщения, сЯ ° 10

Темперазмер карбидов

1 10 см ратура отжига

Т, С ливости

G-,, МПа

250

1,0 300

i 0 310

Температуру отжига стали устанаво ливают в интервале температур Т„+10 С.

Для стали с содержанием углерода

0,45 вес.%, подвергнутой раскатке, с отжа гием на 20%, имеем

10 з < o T сс о „„=3,0 10 при Т> =120 С,с Я,)т cс Е > =2,85 10 о, при Т =180 С, что удовлетворяет ус2

С о т ловие — — — = 1, 05.

С. о т2

120+180 3 0 о

Т = (— — — — -) — — -=157С.

2 2,85

Тогда температуру отжига устанаво ливают в интервале 157+ 10 С или

147 — 167 С.

Предлагаемый способ позволяет определять оптимальную температуру отжига стали, преимущественно среднеуглеродистой, упрочненной пластическим деформированием для повышения усталостной прочности. Кзвестный способ не дает рекомендаций по определению температуры отжига стали при деформационном старении для повышения усталостной прочности, Поэтому технико-экономический эффект при использовании предлагаемого способа

45 оирепелеиия теггггератург,г г тжггг:t сталгг в сравнении с изгк стгггггг эаклг I aåòс I в том, что он позволяет иолу гатг. изделия более высокого ка гества с повышенным сроком службы пргг циклическом нагружении. Согласно эксггериментальным данным, приведенным н таблице, предлагаемый способ определения температуры отжига дает возможность найти оптимальные температуры отжига стали после деформации, что позволяет повысить усталостную прочность иэделий на 20-30% в сравнении с отжигом, проведенном не при оптимальных температурах. формула и з о б р е т е н и я

Способ контроля термической обработки стали, преимущественно среднеуглеродистой, включающий пластическую деформацию образца, нагрев с последовательным повышением температуры, охлаждение до комнатной температуры, рентгенографирование со съемкой не менее двух отражений от одинаковых плоскостей образца и эталона, анализ профиля дифракционных линий с определением уровня микроискажений, определение оптимального температурного интервала отжига по изменению микроискажений с повышением температуры, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем определения оптимальной температуры отжига стали, упрочненной пластическим деформированием для повышения усталостной прочности, нагрев осуществляют ступенчато с изотермической вьдержкой на каждой ступени температуры, при этом определяют уровень микроискажений насыщения в процессе изотермической вьдержки, а оптимальный температурный интервал отжига стали выбирают равным в пределах

Т -10 С вЂ” Тк + 10 С, где Тк — темпе- ° о о ратура, при которой уровень микроискажений насыщения достигает макси1497240

Продолжение таблицы

ЛииейньЖ

Уровень микроискажений насыщения, аЯ ° 10

Предел .вынос размер карбидов

1 10 ливости

G, МПа

Фиг,г

Составитель А.Кулемин

Техред М Ходани

Редактор М.Недолуженко

Заказ 4408/30

Корректор В, Гирняк

Тираж 530

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно †издательск комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,ГО! 8. 8î T

<6р, ТемпеРатура отжига

Т,, С

З5О

Збо

З7О

2,2

2,9

3,0

3,0

2,5 (8,> о щ

<Е)у Я)

1,2

1,4

1,5

1,6

1,7

З8О

280