Способ закалки деталей

 

Изобретение относится к термической обработке изделий машиностроения и может использоваться при закалке роторов и валов переменного сечения. Цель изобретения - повышение сопротивления стали хрупкому разрушению и однородности механических свойств стали. Ротор нагревают до температуры аустенизации, выдерживают и охлаждают в трех средах - сначала в среде с максимальной охлаждающей способностью , затем в среде с минимальной охлаждающей способностью и окончательно в среде с промежуточной охлаждающей способностью. Охлаждение в среде с минимальной охлаждающей способностью начинают после достижения температуры Бн начала бейнитного превращения стали на поверхности ступени наибольшего сечения и проводят в течение времени не менее инкубационного периода бейнитного превращения Стали, затем перед окончательным охлаждением проводят охлаждение в среде с максимальной охлаждающей способностью до достижения температуры Бн + (200-

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 21 0 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 44&0394/02 (22) 05.07.88 (46) 07,05.91. Бюл. М 17 (72) Е.Ф.Зорькин, Э.Ю.Колпишон, В.Е.Лошкарев, И.А.Борисов, -ЛЛ.Сафонов, А.Ф.Козлов и О.С.Пухов (53) 621 ..785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

t4 456002, кл. С 21 0 1/56, 1971.

Авторское свидетельство СССР

М 730830, кл. С 21 0 1/56, 1980; (54) СПОСОБ ЗАКАЛКИ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к термической обработке иэделий машиностроения и может использоваться при закалке роторов и валов переменного сечения. Цель изобретения — повышение сопротивления стали хрупкому разрушению и однородности механических свойств стали. Ротор нагревают до температуры аустенизации, выдерживают и охлаждают в трех средах — сначала в среде с максимальной охлаждающей споИзобретение относится к термической обработке изделий машиностроения и может использоваться, в частности, при закалке роторов и валов переменного сечения, Цель изобретения — повышение сопротивления стали хрупкому разрушению и однородности механических свойств стали.

На чертеже изображена схема, поясняющая способ: (сплошными линиями приведемы расчетные кривые 1-3 охлаждения ротора из стали 35ХНЗМФА массой 11 т с диаметром бочки 660 мм и диаметрами шеек

370 мм; штриховыми линиями — термокинетическая диаграмма распада переохлажденного аустенита указанной стали, основные. характеристики диаграммы рас„„ Ы„„1647029 А1 собностью, затем в среде с минимальной охлаждающей способностью и окончательно в среде с промежуточной охлаждающей способностью, Охлаждение в среде с минимальной охлаждающей способностью начинают после достижения температуры Бн начала бейнитного превращения стали на поверхности ступени наибольшего сечения и проводят в течение времени не менее инкубационного периода бейнитного превращения Стали, затем перед окончательным охлаждением проводят охлаждение в среде с максимальной охлаждающей способностью до достижения температуры Бн+ (200250) С на оси изделия в месте наибольшего изменения сечения. Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известными способами повышение сопротивления хрупкому разрушению и однородности механических свойств стали в сечении иэделий при предотвращении эака- . лочных трещин. 1 ил., 1 табл, пада аустенита — температуры начала мар-,фь, тенситного Мр и бейнитного Бн превращения; инкубационный период бейнитного превращения тнб, последовательно этапы охлаждения в средах с максимальной(!), ми- 0 нимальной (II), вновь максимальной (И) и промежуточное (В) охаажаающей способностями.

На этапе! происходит интенсивное ох- в лаждение. На этапе И охлаждение замедляется и может даже происходить разогрев поверхности за счет подвода тепла из внутренних зон изделия. Этап П начинается после снижения температуры поверхности Б и продолжается больше инкубационного периода бейнитного превращения стали t>6.

1647029.;; «риаодит к образованию бейнита вместо и;:ртенсита в поверхностной зоне изделия, а также обеспечивает самоотпуск закаленной стали. Таким образом, повышается однородность распределения механических свойств s сечении и снижается опасность возникновения закалочных трещин. Этап И! обеспечивает ускорение охлаждения, з следовательно, повышение во внутренних зонах сопротивления стали хрупкому разрушению и однородности свойств по сечению. Этот этап заканчивается при достижении на оси изделия в месте наибольшего изменения сечения (в данном случае при переходе от бочки ротора к шейке) температуры выше Б íà A t = 200250 С. 3т"..ï И обеспечивает снижение уронил 1астягивающих напряжений вследствие замедления охлаждения и темпа структурных превращений стали.

Осущест вление предлагаемого способа поясняется на примере закалки ротора массой 11 r из стали 35ХНЗМФА с охлаждением в воде, масле и на воздухе (фиг.1).

Предварительно расчетным путем определ я ют изменение температурного поля изделия в процессе охлаждения при закалке, На пснове сопоставления кривых охлаждения с диа раммой распада переохлажденного а, с анита стали задают продолжительность этапов НЧ (фиг.1), которые составляют соотвэтственно 2, 15, 25 и 240 мин.

Ротор нагревают s печи и выдерживают при 85!Р».. до прогрева всего сечения. Далее ротор переносят в водяной закалочный ба«, где охлаждают 2 мин до достижения поверхностью бочки температуры ниже Бн (450 С для стали 35ХНЗМФА). Затем ротор на 15 мин вынося» на воздух, что превышает инкубацион ый период бейнитного превращения (12 мин), После этого ротор 25 мин охлаждают в водяном баке до снижения те : - ературы оси в месте перехода от бочки к шейке до 650 С, что на 200 С выше Бн.

Окончательное охлаждение в течение 240 мин до полного завершения распада аустепи»а проводят в масле. Ротор, обработанный по предлагаемому способу, имеет высокое сопротивление стали хрупкому разрупению и однородность свойств по сечению при достаточной прочности и пластичности стали и отсутствие трещин. Механические свойства ротора, полученные при промышленном опробовании способа, приведены s таблице, где тзкже представлены механические свойства после закалки по известному способу.

При закалке по известному способу после нагрева в печи до 850 С ротор охлажда10 ют 4 мин в воде до достижения на поверхности 180 С (Мн 150ОС), ранее 5 мин на воздухе, окончательное охлаждение проводят в масле.

Ударная вязкость стали повышается в

15 1,5 раза, а критическая температура хрупкости снижается на 25 С.

Использование способа закалки обеспечивает по сравнению с известными способами повышение сопротивления

20 хрупкому разрушению., однородности механических свойств стали в сечении изделий при предотвращении ззкзлочных трещин.

Кроме того, предлзгземый способ не предусматривает многократную смену ззкалоч25 ных сред, зз счет чего упрощается управление процессом закалки и уменьшается загрузка эакзлочного крана.

Формула изобретения

Способ закалки деталей, преимущест30 венно крупных роторов переменного сечения, включающий нагрев до температуры аустенизации, охлаждение в трех средах, вначале в средах с мзксимзльной, затем с минимальной и с максимальной. охлаждаю35 щей способностью, окончательное охлажде-, ние в среде с промежуточной охлаждающей способностью, отличающийся тем, что, с целью повышения сопротивления хрупкому разрушению и однородности механиче40 ских свойств, охлаждение в среде с максимальной охлаждающей способностью ведут до достижения на поверхности наибольшего сечения детали температуры начала бейнитного превращения Бн. в среде с

45 минимальной охлаждающей способностью — в течение времени, превышающего инкубационный период бейнитного превращения, и вновь в среде с максимальной охлаждающей способностью — до достиже50 ния на оси температуры Бн+ 200-250 С.

1647029

О О СЧ

С Ъ - С"Э е- с- С

I ! I + оИ ! о сч " о О о о о о о ц СО !о о СО о

CO ID

О СО СО CD СО ЛЖ о о о -л- оо ч- ЦЪ Ф CO . COO)

СО СО СО Л, Щ

СЧ о о о о ло

C7I С 3 с! С Ъ 4 (D CD t <О СО CD

Ф

З х с о

Ф

Z o

Ф

m.

Ql m

m (! »- но с о

Z 5

m о, Ф и л

Ф m

xQ

ozo

IO Л !о с

С5 (6

I- S Z о о щ хФс

О Щ

Ф m

Q - и

Ф о

2 (г с

О о о

Ф

T о

М!

Л х л

Ф <Ф О с

Ф O5v

xmom

".! о !

= к

Ф т ч . СЧ

m цp

СС СЧ о

6)

Iи 5 о

Ф о

Ф

Y о

Ф х

Z

С0 х

Б

Y с

Щ (б

Ю о

О о с и

Ф

3(m х с л о

ФО

ФО с С.")

<6 ID с оэ

С( о. 8

C a

Ф

CL

I» (5

T с о

СГ

Ф о

2 (Z

m Ф

О со z о о ! о- à.

Ф

Z о

М о

О.

S ФС

О ZS

Ю

C" o

43 m и !с!! о

XZ ZФО

I» (9

Ф m о. z о (-, Ф о

o o x и Ъс 5

С ц

С9

o z o а

m +Ф I U

z 3(m

m e T Е

° хх

zoo х

ueu K

ФФО Я о о

1647029

Составитель A,Îðåøêèíà

Техред М.Моргентал Корректор M.ØçÐÎUjè

Редактор И.Дербак

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

Заказ 1379 Тираж 408 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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