Способ закалки стальных изделий

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к закалке массивных стальных изделий. Цель изобретения - улучшение структуры и механических свойств стали. Способ включает аустенитизацию и трехступенчатое охлаждение: на I ступени - с промежуточной скоростью, на II - с минимальной, на III - с максимальной скоростью, при этом на II ступени охлаждение ведут при температурах начала и конца структурного превращения. Применение способа позволяет существенно повысить ударную вязкость. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СоиИАЛИОТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 С 21 D 1 56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЭОБРЕТЕНИЯ1Л И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4336053/23-02 (22) 30. 11.87 (46) 23.01.90. Bosi, 9 3 (71) Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И.Ползунова (72) В.Е„Лошкарев (53) 62 1.785.79 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1t 1142517, кл. С 21 D 1/78, 1983, Авторское свидетельство СССР

Р 456002, кл. С 21 D 1/56, 1971. (54) СПОСОБ ЗАКАЛКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к машиностроению, конкретнее к закалке сталь: ных изделий, преимущественно массивных.

Цель изобретения — улучшение стру». ктуры и механических свойств стали . во внутренних зонах изделий путем снижения растягивающих и создания сжимающих напряжений.

На чертеже показаны способы закалки стали.

Пример. Осуществляют закалку ротора с диаметром бочки 1000 мм as стали 25Х1 М1Ф (Р2М). Ротор нагрева" ют до 950 С, а затем выгружают из печи для последующего охлаждения. Ох/ лаждение проводят в водовоздушной установке. На первой ступени закалки ротор интенсивно охлаждают (плотность орошения поверхности водой 2 кг/м2 с) в течение 5 мин до достижения поверхностью бочки температуры начала бей2 (57) Иэобрете ае относится к машиностроению, а именно к закалке массивных стальных изделий. Цель изобретения— улу-паение структуры и механических свойств стали. Способ включает аустенитизацию и трехступенчатое охлаждение: на Т ступени — с промежуточной скоростью, на II — с минимальной, на

III — с максимальной скоростью, при этом на II ступени охлаждение ведут при температурах начала и конца стру-. ктурного превращения. Применение способа позволяет существенно повысить ударную вязкость. 1 ил. 1 табл. нитного превращения (490 С). На второй ступени закалки ротор в течение

1 ч 40 мин охлаждают с наименьшей скоростью (плотность орошения

0 1 кг/м с) до достижения на поверхности бочки температуры окончания бейнитного превращения (320 С), а на оси температуры — начала распада в о перлитной области .(760 С), заданных термокинетической диаграммой стали 25Х1М1Ф. На третьей ступени закалки ротор вновь интенсивно охлаждают (плотность орошения 4 кг/м2 с) в течение 4 ч до полного остывания. Согласно расчету по сечению ротора при закалке образуется преимущественно бейнит, в частности для осевой эоны бочки степень распада в перлитной области менее 3 . По данным механических испытаний роторов иэ стали

Р2М при закалке на бейнит обеспечивается высокий уровень механичес7696 окончания структурного превращения стали. При необходимости выбор применяемой в этот период среды или ее параметров корректируют для обеспечения одновременности достижения на поверхности изделия температуры окончания, а в середине изделия— ,температуры начала структурного превращения стали. Затем определяют про10

poëæèòåëüHoñòü третьей ступени охлаждения, обеспечивающую полное завершение распада аустенита в изделии.

Согласно известному способу ротор сначала нагревают до 950 С, затем охлаждают в течение 6 мин водовоздушной смесью с максимальной охлаждающей способностью (плотность орошения ч кг/м с) до достижения на поверхности бочки температуры

320 С (на 10 С ниже температуры начала мартенситного превращения стали), затем — в течение 5 мин водо" воздушной смесью с минимальной охлаж2В дающей способностью (плотность орошения 0 15 кг/м2 с) и далее в течение 6.,5 ч водовоздушной смесью с промежуточной охлаждающей способностью (плотность орошения 2 кг/м с), Зо Согласно расчету в осевой зоне бочки (ротора) степень распада аустенита в перлитной области превьппает

30, Это приводит к существенному снижению предела текучести, а также резко снижает ударную вязкость ста35 ли вплоть до 2 кгс. м/см*. и

Данные механических свойств после обработки по предлагаемому и известному способам приведены в таблице.

Предлагаемый способ позволяет уменьшить степень распада аустенита в перлитной или бейнитной области, а также снизить температуры начала бейнитного и мартенсивного превращений, повысить прокаливаемость ста-, 45 ли и механические свойства внутренних зон изделий. Применение предлагаемого изобретения обеспечит улуч- шение эксплуатационных характерис50 тик стальных изделий различного назначения, снижение расхода легирующих элементов, а также компенсацию вредного влияния ликвации в крупных заготовках. з 153 кИх свойств стали: 6 60 кгс/мм2; д 19%; =50, а„до 15 кгс м/см .

На Фоне основных видов термокинетических диаграмм стали (I II Х1Х- области мартенситного, бейнитного, перлитного превращений соответственно) показан характеризменения температуры поверхности (кривая 1) и максимальнОй в сечении температуры изделия (кривая 2) в процессе предлагаемого трехступенчатого охлаждения. Термокинетическая диаграмма в зависимости от скорости охлаждения задает тип (перлитное, бейнитное, мартенситное) и,температурный интервал структурных превращений стали, которые могут отличаться для поверхности и середины иэделия. Положение областей структурных превращений на термокинетической диаграмме зависит от химического состава стали. В соответствии с термокинетической диаграммой стали

25Х1М19 при охлаждении ротора в прилегающем к поверхности слое, металла происходит байнитное превращение, а в осевой, зоне может происходить распад аустенита в перлитной области (зона д), который необходимо подавить.

При реализации изобретения предварительно выбирают закалочные сре. ды или параметры сред (плотность орошения.для спрейерного или водовоэдушного охлаждения; концентрацию добавок, температуру полимерных сред и т.п.), обеспечивающие интенсивное оХлаждение изделия на первой ступени до начала и на третьей ступени после завершения структурного превраЩения на его поверхности, а также охлаждение поверхности снизкой скоростью в интервале структурного превращения стали на второй ступени охлаждения. Далее расчетными или экспе» риментальными методами определяют распределение температуры в сечении и на этой основе необходимую продолжительность первой ступени охлаждения до достижения на поверхности температуры начала структурного превращения, заданной термокинетической диаграммой стали. Затем определяют изменение температуры поверхности и максимальной в сечении температуры на второй ступени в период охлаждения поверхности изделия с низкой скоростью и продолжительность охлаждения поверхности до температуры

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

Способ закалки стальных иэделий, преимущественно массивных, включающий нагрев до температуры аустениза5 1537696 6 ции и последующее трехступенчатое на первой ступени осуществляют до охлаждение в средах с охлаждающей температуры начала структурного превспособностью на первой и третьей сту- ращения в среде с промежуточной охпенях вьппе охлаждающей способности лаждающей способностью, на второй на второи ступени, о т л и ч а ю—

5 ступени — до температуры конца струкшийся тем, что, с целью улучше- турного превращения в среде с мининия структуры и механических свойств мальной охлаждающей способностью, а стали во внутренних зонах изделий окончательное охлаждение ведут в срепутем снижения растягивающих и созда- де с максимальной охлаждающей способ10 ния сжимающих напряжений, охлаждение ностью. э,?э А кгс/мм ч, 7

Способ Закалка

KCU кгс м/см

Предлагаемый

Нагрев до 950 С, охлаждение: I ступень— до Ф90 С на поверхности, Ы ступень — до 320 С на поверхности и.760 С в середине, III ступень— до комнатной темпера- . туры

58-62

18-20 56-58 15-17

Нагрев до 950 С, охлаждение: I ступень— до 470 С на поверхности, II ступень — до, 300 С на поверхности и 810 С в середине, III ступень — до комнатной температуры

58-62 16-19

54-56 . 14-!6

Известный

Нагрев до 950 С, охлаждение: I ступень— до 320 С, II ступень—

5-10 мин, III ступень— до комнатной температуры

57-61

16-18 54-56

2,0-4,2

1537696

О

Составитель В. Русаненко, РедактоР Н. РогУлич ТехРед Д. Серд кова

Корректор Л. Патай

Заказ 146 Тираж 507 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

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