Способ отжига заготовок из углеродистых сталей
Изобретение относится к термической обработке заготовок, в частности к промежуточной термообработке заготовок из углеродистых сталей, содержащих углерод менее 0,4%, при получении деталей методом холодной объемной штамповки. Цель изобретения - улучшение деформируемости заготовок путем обеспечения низкой и однородной по сечению твердости при сохранении микроструктуры. Межоперационный отжиг осуществляют после технологических переходов холодной объемной штамповки. Заготовки нагревают до (AC 1 - 35°C) (AC 1+15°C) со скоростью 800-900°С/мин. Охлаждение заготовок из стали с содержанием углерода большим или равным 0,3% ведут со скоростью 6-10,8°С/ мир до температуры AC 1-(120-130°C) с последующим охлаждением на воздухе, а с содержанием углерода менее 0,3% - на воздухе. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
Af (19) (11)(51)5 С 21 D 1/00
° Ю
° Ф
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4228776/27-02 (22) 13.04.87 (46) 07.08.90. Бюл. У 29 (71) Камское, объединение по производству большегрузных автомобилей (72) Н.А.Маклакова, В.Н.Федоренко и В.г.козлов (53) 621.785: 374 (088,8) (56) Головин Г.Ф., Замятнин М.М.
Высокочастотная термическая обработка. - М.: Машгиз, 1959, с.107-108. (54) СПОСОБ ОТЖИГА ЗАГОТОВОК ИЗ
УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к термической обработке заготовок, в частности к промежуточной термообработке заготовок из углеродистых сталей, содержащих углерод менее 0,43, при
Изобретение относится к 1 ермической обработке заготовок, в частности к промежуточной термообработке заготовок из углеродистых сталей с содержанием углерода не менее 0,4ь, при получении деталей методом холодной объемной штамповки (ХОШ).
Целью изобретения является улучшение деформируемости заготовок путем обеспечения низкой и однородной по сечению твердости при сохранении микроструктуры.
На чертеже показана схема получения деталей методом ХОШ.
Предлагаемый способ термообработки из углеродистых сталей, содержащих менее 0,43 углерода, включает
2 . получении деталей методом холодной объемной штамповки. Цель изобретения — улучшение деформируемости заготовок путем обеспечения низкой и однородной по сечению твердости при сохранении микроструктуры, Межоперационный отжиг осуществляют после технологических переходов холодной объемной штамповки. Заготовки нагревают до Ас, - 35 С ... Ас, + 15 С со скоростью 800-900 град/мин. Охлаждение заготовок из стали с содержанием углерода большим или равным 0,33 ведут со скоростью 6-10,8 град/мин до температуры Ac„ — (120-130 С) с последующим охлаждением на воздухе, а с содержанием углерода менее 0,3 ь на воздухе. 2 э.п. Ф-лы, 1 ил., 2 табл..нагрев до температуры Ас, - 35 С...
Ас„ + 15 С со скоростью 800900 град/мин, а охлаждение заготовок из стали с содержанием углерода большим или равным 0,33 ведут со скоростью 6,0-10,8 град/мин до температуры
Ac, - (120-135 С) с последующим охлаждением на воздухе, охлаждение заготовок из стали с содержанием углерода менее 0,3 ведут на воздухе до температуры окружающей среды. Скорость охлаждения при этом не регламентируется.
В табл. 1 приведены результаты сравнительных исследований опробованных режимов, в табл. 2 - поопер3 1583450 рационное упрочнение и разупрочнение . стали.
Способ осуществляют следующим образом.
Иежоперационную обработку (отжиг) осуществляют после технологических переходов ХОШ в сквозных индукционных печах ° Заготовки индивидуально подают в индукционную печь и нагревают со скоростью 900-900 град/мин. Нагрев .;осуществляют в интервале температур
Ao - 35 C Ас, + 15 C. По достижении заданной температуры заготовки охлаждают: из стали с содержанием .,углерода большим или равным 0,34 до температуры в пределах Ас„ - (120135 C) со скоростью 6,0-10,8 град/мин
:с последующим охлаждением на воздухе,,а из стали с содержанием углерода ме- .,„„. "д ,нее 0,34 - на воздухе без регулиро;вания скорости, до температуры окру:жающей среды.
Пример. Изготовление методом
ХОШ деталей "толкатель клапана" из стали марки 35 и "стакан" из стали марки 20. Нагрев заготовок осуществляют на индукционной установке "Индукал", мощностью 100 кВт и частотой
8000 Гц.
Заготовки после очередной операции ХОШ (осадки, наметки и т.д.) подают вручную в индукционную установ ку. Нагрев проводят для стали с содержанием углерода =, 0,33 при 720 + о
+ 10 С, для стали с содержанием угле- "" рода менее 0,34 - при 710+10 С, Перепад температур между поверхностью и центром заготовки в момент. окончания нагрева не превышает 20 С. Контроль температуры осуществляют при помощи прибора с волоконной оптикой.
Охлаждение осуществляют следующим образом. Заготовки из стали с содер= жанием углерода С 3 0,34,путем проталкивания перемешивают из обогреваемой части индукционного нагревателя,, длина которой L = 140 мм, со скоростью 2,3 мм/с в необогреваемую часть„ где заготовка замедленно охлаждается до .600+10 С. Последующее охлаждение проводят на воздухе до температуры окружающей среды в течение 20 мин..
Заготовки из стали с содержанием
С C 0,33 после нагрева проталкивают на открытый транспортер, где в процессе транспортирования на следующую операцию (в течение 15 мин) осуществляют охлаждение до температуры окружающей среды. За критерий оценки качества разупрочнения термообработки по известному и предлагаемому способам принята твердость в единицах
Бринеля и твердость, измеренная по методу Виккерса по координатной сетке (чертеж). При этом обязательным условием удовлетворительно проведенного отжига является достижение определенного уровня по твердости для стали с содержанием С > 0,33 не более 143 НВ, для с".àëè с содержанием
С (0,34 не более. 120 НВ, однород-, ность твердости по сечению и отсут-.: ствие изменений микроструктуры в сравнении с исходным состоянием (табл. 1).
Параллельно измеряют размер действительного зерна аустенита. Проводят рентгеноструктурный анализ для определения состояния тонкой кристаллической структуры стали (микроискажений 3-го рода, плотности дислокаций). Все анализы проводят по известным методикам.
Из табл. 1 следует, что термообработка заготовок по предлагаемому способу обеспечивает разупрочнение стали до необходимого уровня по твердости без изменения микроструктуры, нагрев со скоростью, превышающей
900 град/мин, приводит к измельчению зерна стали, повышению доли пластичного перлита в микроструктуре, повышению общей твердости и неоднородности твердости по сечению заготовок.
Нагрев со скоростью ниже 800 град/мин не обеспечивает быстрого и достаточного для холодной объемной штамповки разупрочнения стали, непроизводителен, Охлаждение заготовок из стали с содержанием углерода углерода 0,33 до 600 С со скоростью, превышающей
10,8 град/мин, не обеспечивает полного разупрочнения стали, охлаждение со скоростью менее 6,0 град/мин нецелесообразно, так как удлиняет цикл термообработки.
При отжиге с индукционным нагревом стали, содержащей 0,3 ь углерода, существенное значение имеет скорость охлаждения после нагрева, так как при таком отжиге отсутствует выдержка после нагрева и частичное разупрочнение происходит в процессе охлаждения. Это подтверждается исследованием тонкой кристаллической структуры и испытаниями образцов металла методом
5 15834 непрерывного одноосного сжатия до заданного значения нагрузки. Исследо- . вание состояния тонкой кристаллической структуры стали, а также результаты испытаний на сжатие подтверждаS ют неполное разупрочнение стали, содержащей ) 0,3ь С, при охлаждении (после нагрева) до 600 С со скоростью, превышающей 10,8 град/мин, т.е. на воздухе или в воде.
Охлаждение заготовок из стали с содержанием углерода менее 0,33 производить замедленно и ускоренно нецелесообразно, так как удлиняет цикл термообработки и требует принятия необходимых мер для осуществления замедленного и ускоренного охлаждения. При пооперационном упрочнении и разупрочнении стали (табл. 2) замер твердости производят методом координатной сетки (чертеж) па методу
Виккерса HV, с нагрузкой на индикатор 10 кг.
1. Способ отжига заготовок из yt-леродистых сталей, преимущественно с содержанием углерода менее О,М, включающий индукционный нагрев до заданной температуры и окончательное охлаждение на воздухе, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения деФормируемости заготовок путем обеспечения низкой и однородной
20 по сечению твердости при сохранении микроструктуры, нагрев ведут со скоростью 800-900 град/мин.
2. Способ по п.1, î — л и ч а юшийся тем, что нагрев ведут до
2S Ac> - 35 С...Ас, + 15 C.
3. Способ по пп.1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что охлаждение заготовок из стали с содержанием углерода большим или равным 0,3ь ведут
g0 со скоростью 6,0-10,8 град/мин до температуры Ас,, - (120-135 C).
По результатам замеров твердости по координатной сетке предлагаемый способ межоперационной разупрочняющей термообработки (отжиг) обеспечивает полное разупрочнение стали до необходимого уровня по твердости и
6 однородную твердость по сечению заготовок, что обеспечивает удовлетворительную стойкость штампового инструмента и отвечает требованиям, предьявляемым к металлу, обработанному методом ХОШ.
Формула изобретения
1583 50
3
Ю N
3 СЧ
C> lA О
Cl О м N
О О
Л СО б
Ct lA
ГЧ
О >Г>
Ч >
1 с
1 C ! LI
I 61
1 С
D
N бс\
О Н>
CO О1
С:> сЧ
О N
СО О Ъ
О D
ЧО ГЧ
Ь О сС CO
>Г> О
М |Г> бС> О
Ч> tA!
С>
N N
О 3>>
СО О1
СГ\ г л
СО
CA е
X а
Э иО
СГЪ
>С>
1
I ! в
I
I
1!
О N
1 N
О N
ЧО Л
С> IA
° 6 СЧ
О >Г>
>ф б
О СГ> .О СЧ »
О lA
>О Г б»
1 ! с
1 Ч
1 е
С»
С>
СЧ IA с
Ю lA
ОО OL
Ct
СЧ lA
О бб>
ОО 01
С>
СЧ lA
О >А
ОО О >
С> бЧ N с
О N
ОО Ф
О сЧ а с
О IA
CO О1
LA г
t6
Х
CL
Э
С6 л
ОО
>,О
ОО
>О
CO л
CO
I
I !
O м !
1 О
ГС>
I Е о а
Э
С
3 л
О
lA
ОР 1
М >О
О а.
CO
>36 л м
Vt3
D .СГ
О
>О
Ч л
D сч
1 л
ОЪ
f i л
О D
СЧ N
1 I
3 Л
ОЪ CA
f w
О
М
f л
СГЪ л
О
М
Г
О1 л
О
СЧ
1 б
Г
N
1 л
ОЪ
Г
Ю
ГЧ
t б
>о
СЧ
I л .О
lg б»
36
СО х х
ОО Лсо Ль
"Ct "сХD 3>3 D t6 3 о- оь
1 36 1 16 сО >О >О
ОО
Х
ОО Л
" >Х
О В о
t В
>С>
3 1
3- 1аХЭ аэ Л
Х а
t>3 Е X
gccI-u
ОО ф
О Я о ! 36 о,.г
О В
- о
I и
>Г>
Ф 1 f Ф
О 0 С»;
Фс.> ао
Х t> Ct X
X О Е эоьах
ct ФХ>О С
1 1 3 О
1 Ф tgЯ> а r
1 Э tg
1 C Е В
1 X CLЭ э ла
1 1
С> D
О СГ\ С> л л °
l 1 +1
С> D D
СО м сЧ
>О 3 Л
Х, л
СГ tg
В СГ о о
СО В
О
О сЧ
Г с
Ю
+б
Ю
СЧ л
О
+i
С> л
С>
О
О CO
4А 0 -->
ОО,
1 С1О
О 36 О.
О О.
С36
О О О
Ю О О
ОЪ С31 ОЪ
I 1 I
О О О
О О О
CO СО ОО
С>
О 1 0
CO N
i «мct
О Г 1 Е
lA>М О.
ОО
С>
Nu
ОО Q
О Ф
О а
CO L
Cl
ОО
С>
lA
ОО> бОЪ
Y D
Х
CO 11
>Х Ф
3 1»
Х 0
Х о
В
Х Э л а
Ц L
X t6
ХС
>Х tg 1
>S 36
Л 3x u
Х о с
Х Э
6> CL
Ct fZ Е и z
Об
Ф
>Х
2I X
Х х и
Х ай е Оэ аYO.
3 0
L Э
CL
>х л
Л бX tg
Х CL .CL Э
1 л
ct L
Z Y
Ж
CO о i
C >С
О б л
Ф
Ж
>Х
X
Х
z
t6 а
l о с
63
Э Ф
:,ах
ctL и
X lg О
1 Х
0 о э ар х е
o w е
У»»
36 С о е
t6
Х
i6 о е
Х! б» и
Э
В >S
Фб З хс Y
I» и
Э
Ctt >Х
63 jl
>
u s о р
I D О
e >s
). .t6 3 66
° 1 X 1
1 33 Э
1 l- 1 S е 1 О I x
1 1 Э
I Э 1 Е о
u i x
О 1
C 3
I0 1 e 4.7 а
,.Е I Л 1
1 I1 Лб Х
Ф вЂ” б х 1 е
3 Q, 1 X
Ф I- I
u i x ! О 1 а Э (1 Y i 66
I X 1
X:
I 1 66
1 Е I
3 L ° 1
Ф X I Э
I >с 1 X
1 1- 1 X
1 О 1
Об О ! ct I Х
3 1аii 8 .Лбам !
Фб
1 а б е
3 3 I Z
I О t X
О 1 Х а
1 Y 3
1 X t Э
СО
I 1
t I
Ф
1 1 I
1 Э
CO I
1 X 1
1 C
1 О I
1 I- 1
t Ct ! о.! о
I Э 1
l6 О
Cf.
t I
I
I .6 tg r б I» e x
3 а
CL L ct оое хбо а
1 CD О I»
1
I S
1 Х
1 Е ! CL
1 30 о б Э
1 tl.
Ф
I 1
ГВ 1
1 1
1
I 1
1
l
f
1 !
1 !
3
1
1 . I
1
1
Ф
E
Э
X е
ФФ
CL
Э
Ct и
С.Э
1» i
СО СО
1 Х
>Х 36 I
О, Ь
О Х 0СаЬ
z лхх
ЛО Р .С
I» S "- ОО б
Ф О
Y f6e -о
X ЛCLХ Z
Е
ГХ I Ct С
reoeo
ХбсrхйХ
1 1 t 1
ON D N D СГ> О >Г> Ь N
C4 N СЧ - ttt --С СЧ N С 3
ON DNOlAONO lA
Ч> Г >О Л>,О ЛЧ> Л>О Л
I 1 t I
ОО ООООО О
СЧNNГЧN(VN .
О О О D О О О ND В
CO О1 CO СГ>СО CACO О>СО (71 со >О ЧЪ >О >О
1 I 3 I
CO CO CO CO CO
I 1 1 I 1
О СГ> D lAD CAO lAO tA
«3 СЧ О СЧ «6 СЧ СЧ .6 СЧ с . с
О а О СГ> О >Г> Ь а О В
О Л Чр Г >О Л О Лсо Л
3 Ф 1
С> О О О О
М ФГ\ NNГЧ LAN lAñ× iA Ъ С С .
ОВОФОNDООLA
CO CFi CO О >СО ФОО CACO Ф г» бГ> IA LA CA lA ъг
>О ЧО . ЧО. О >О
1 4 .3 l
CO ОО CO ОО СО
CO
N Г">
ОО м M 1 г О О
t 1
1 1
t6 CA
СХ т о а О
Cl ббпр
С т л х
Э в
Х ect
X Ct Ct>
3 to e а
Э
О
СС
0 О
0 +!
О
С Г
1583450
I I
e I
3 % 3
< I 1! 4l 1 с < С< ! SI О! zВс 1 1 е а < «э»< о 3 r I о " о, Q 3 I- 3 СВ С« o < а 1 х I Х 1 I 1 ФФ 1 < в а ЕВС X х 1, I 3! 1 I 3 l 3 1 3 < —— <.o o 1 сч а<ч ! 3 оаю 1 СО ОВСО Z3С t 1 C 8 3 о t ю t t= 1! 1 1 ! I Л СО I ! 1 е z z л л I 3 са сО <О! дФ I ! в Ф 1 z 1 I9 1 =< 3 о < с Z 1 C I 1 C 1 о<с 1 1 1 1 1 I 1 О 1 СЧ I О 1 CO 1 1 I I! е ! 1 t I 1 X ! 1 <ф < ! о < о 1 С 3 I В 1 Е 3 a t 1 О>! I 3- I В Y 1 I >» < а 3 I t I! <В о < а 3 х 1 X < I 1 1 ! 1 I 1 о LC» СЧ ао 01 СО Ю 3С3 <Ч ао %СО 1 I 1 ! л < 1 CO < е z л ! В 3 СО СО СО 3 В 1. 1 3 1 I 1 1 <О 1 1 1 1 1 1 41 1 1 I I I O I < о 1 Cf 1 t a 3 1 С< I I Ф I I <» I 1 1 В 1 ъО ! < 1 < о I С < 1 ъО 1 о С»3 О >О I I ь ь C»I ВЧ с о ° 3 ъ 1 Ch 1 1 О а I О» »О а IО е tО z 3Z % z ! j t3 3 3 3 1 СЭ 1 e eO ах I Ф Е :1 ае е ла <- t. ! 1 ! С> е +I I О < ° < ° 1 I В < о t c»c t +I О c»I I СО tA о л +3 1 о о СО »О о о о СЧ О\ +3 3 о ь CO O CO CO 1 <о< <се Х >Х 3l X х < <3 t zoe < хае е0е t ara. ! <В 11 1 i 1 В 1 ! » о C Э а. >Х Л 3zee ае X С< СВ z c a. е z а. В< е L 3- Z 1 I lg Е I О X о и С 3<ьо 1 3 < О <(IC С.В N e z c> cz ooñz ое Y охэ ооа 3 v a î сс а О 3I В лez I 1 е 8 а а ц оое 1 Y ta О. — — -"» 1 Х 1 о 1 30 1 е а 1 <О о 1 Z 1 .ф 1 <Е 1 Ф 1 О1 I 1 о а»ч а <ч а t 1 аьаьа I OtCO О\СО 01 1 1 l I!! 3! 1 3 Ю < а<ча 1 3 аьа < O3CO Ф В ° 1 1 < < I I I. t ОЪ 3 I I »О I а 1! 1 1 I I I! О ! 33\ I 1 1 а 1 л < 1 1 1 1 I 3 I 3 1593450 Таблица 2 Твердость, НЧ,, измеренная по координатной сетке До отжига После отжига l76-190 157-236 ) 0,3 ь Осадка Наметка Выда вливание стакана 163-181 (143 157-170 (1 43 145-245 145-193 (1 43 160-206 118-156 (118 с 0,3.ь Осадка Обратное выдавливание 145-160 118-126, <116 слокомб Составитель Т. Бердышевская Редактор Н.Рогулич Техред Л.Олийнык Корректор А.Осауленко Заказ 2231 Тираж 510 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Н-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,10I Сталь с содержакием С Операция ХОШ Известный способ Предлагаемый способ
