Способ термической обработки массивных стальных деталей с резьбовыми участками

 

Сущность изобретения: массивные стальные детали с резьбовыми участками из среднеуглеродистой стали нагревают выше Асз, насыщают углеродом и азотом на глубину 0,8 -1,1 мм и охлаждают со скоростью, находящейся в интервале 0,5 - 0,05 критической скорости закалки стали. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 23 С 8/32, 8/80

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4755805/02 (22) 02 11.89 (46) 07.05.92. Бюл. %17 (71) Московский автомобильный завод им.

И.А.Лихачева (72) А.Г.Божков, А.Е.Дмитриев, Ю.К.Евсеев, В.А.Огневский, Г.А.Островский, А.M,Рыскинд, В.К.Седунов,А.Л.Степин и И,Н.Шкляров (53)-621.785.532 (088.8) (56) Технологический процесс на термическую обработку детали, 130 — 1701105-Б/Б2, ПО ЗИЛ, 1981.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к термической обработке массивных стальных деталей с резьбовыми участками, преимущественно из среднеуглеродистой стали.

Известен способ термической обработки изделий с резьбовым участком, заключающийся в нормализации и последующей холодной высадке.

Однако этот способ не применим к массивным изделиям сложной формы.

Наиболее близким к предлагаемому является способ термической обработки иэделий с резьбовыми участками, заключающийся в нагреве стальных иэделий выше температур Асз и насыщении поверхности углеродом и азотом на глубину

0,8 — 1,1 мм, охлаждении со скоростями выше критической и местном отжиге с индукционным нагревом резьбового участка.

Недостатком этого способа является

et o сложность. При изготовлении детали иэ среднеуглородистой стали возникает необходимость охлаждения интенсивными пото„„Я3 „„1731868 А1 (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

MACCVIBHblX СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ С

РЕЗЬБОВЫМИ УЧАСТКАМИ (57) Сущность изобретения: массивные стальные детали с резьбовыми участками иэ среднеуглеродистой стали нагревают выше

Асз, насыщают углеродом и азотом на глубину 0,8- 1,1 мм и охлаждают со скоростью, находящейся в интервале 0,5 — 0,05 критической скорости закалки стали. 1 табл. ками воды, что приводит к значительному короблению. образованию закалочных трещин по впадинам резьбы, хрупкому разрушению при растяжении на разрыв при малых значениях прочности.

Целью изобретения является упрощение способа, устранение коробления, устранение закалочных трещин, повышение (,Д прочности на разрыв резьбового участка.

Цель достигается тем, что после нагрева (р выше Асз, насыщения углеродом и азотом g на глубину 0,8 — 1,1 мм охлаждение производят со скоростями, лежащими в интервала О,о — 0,05 критичаскоа скорости закалки стали, Закалка со скоростями 0;5-0,05 от критической позволяет получить сорбитную пластинчатую структуру высокой прочности. Причем из-за предварительно проведенного насыщения углеродом и азотом на глубину 0,8 — 1,1 мм сорбит имеет большее содержание углерода на поверхности и меньшее в глубине. Это обуславливает изменяющееся межпластинчатое расстояние

1731868 в сорбите от поверхности в глубину. Сорбит с меньшим межпластинчатым расстоянием, имеющим место у поверхности, обладает большим удельным объемом по отношению к лежащему в глубине, что приводит к созданию сжимающих остаточных напряжений на поверхности, препятствующих образованию трещин и разрушению при низких значениях прочности при растяжении на разрыв.

Охлаждение со скоростями ниже критической (отсутствие мартенситного превращения) предохраняет деталь от коробления при охлаждении. Следует отметить, что по прочностным показателям детали в целом неоднородное распределение углерода в пластинчатой сорбитной структуре создает условия для достижения свойств, характерных для более вязкой структуры.

Верхняя граница интервала скорости охлаждения (0,5 от критической) определяется необходимостью предотвращения образования мартенсита при охлаждении не только в основном металле, но и в науглероженной поверхности.

При больших скоростях охлаждения может образоваться мартенсит, что приведет к хрупкости резьбового участка, его разрушению при рабочих нагрузках. Нижняя граница интервала (0,05 от критической скорости) определяется снижением прочностных характеристик структуры с понижением скорости охлаждения за счет перехода от сорбита к перлиту.

Для повышения износных и прочностных свойств других участков изделия, лежащих вне резьбового, может быть осуществлен местный индукционный нагрев с закалкой водяным душем (с охлаждением со скоростями выше критических).

Пример. Вал вторичный коробки перемены передач автомобиля ЗИЛ-130 изготавливают из стали 35, нагревают до .850 С и в течение 8 ч проводят нитроцементацию в безмуфельном агрегате. После насыщения на глубину 0,8 мм валы закаливают: охлаждают в разных средах, отличающихся скоростью охлаждения в интервале 700 — 500 С (сталь 35 имеет критическую скорость охлаждения в этом интервале 160 град/с). После закалки вал

Формула изобретения

Способ термической обработки массивных стальных деталей с реэьбовыми участками преимущественно из среднеуглеродистой стали, включающий нагрев выше

Асз, насыщение поверхности углеродом и азотом на глубину 0,8 — 1,1 мм, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения способа, устранения коробления и закалочных трещин, повышения прочности на разрыв реэьбового участка за счет структуры сорбита с изменяющимся межпластинчатым расстоянием от поверхности в глубину, охлаждение проводят со.скоростями, лежащими в интервале 0,5 — 0,05 критической скорости закалки стали. нагружают моментом 100 кгм и изучают состояние резьбы: наличие поломок и смятий (на соответствие формы чертежу).

В таблице приведены среды и скорости

5 охлаждения, применявшиеся для обработки резьбового участка вторичного вала, и результаты испытаний вала путем приложения крутящего момента 100 кгм..

Иэ таблицы видно, что в интервале ско10 ростей охлаждения, составляющих 0,5—

0,05 от критической скорости, имеет место образование резьбового участка с высокой прочностью. При более низких скоростях имеет место смятие резьбы, при более вы15 соких — хрупкое разрушение).

После охлаждения с оптимальными скоростями свойства резьбового участка удовлетворяют требованиям, предъявленным к валу вторичному, и совпадают со свойства20 ми вала, обработанного по известному способу и изготовленного из легированной стали 25 ХГМ. В этом случае также не наблюдается сколов резьбы и.смятий при нагрузке

100 кгм.

Местная закалка позволяет поднять

25 свойства остальных участков вала вторичного из стали 35 до требуемого уровня.

Таким образом, в отличие от известного, включающего закалку и отжиг, предлагаемый способ более прост (за счет

30 исключения операции отжига) и обеспечивает высокие значения прочности на разрыв, отсутствие коробления и отсутствие трещин.

1731868

Среда охлаждения

Наличие коробления

Наличие закалочных трещин

Доля критической скорости стали 35

Качество неразрушенной резьбы

Поток воды

Имеет меИмеет ме160

Резьба хрупко разрушена.

То же сто сто

100

0,6

Резьба неразрушена

Нет

0,5

Нет

То же

0,4

0,05

° !

0,03

° !

° 1

Составитель А. Островский

Редактор M. Бланар Техред М. Моргентал Корректор Н. Король

Заказ 1560 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Поток 2 -ного раствора синтетической охлаждающей жидкости ПК-2

Спокойный 17;ный раствор

ПК вЂ” 2

Спокойный 27— ный раствор

П К вЂ” 2

Масло

Водовоздушная смесь

Скорость охлаждения в интервале

500700 С, г а /с

Вид резьбы после приложения нагрузки 100 кгм

Форма резьбы соответствует чертежу

То же

Резьба смята, форма не соответствует чертежу