Способ термической обработки деталей из заэвтектоидных сталей

 

Изобретение может быть использовано при изготовлении изделий, работающих в условиях абразивного изнашивания. Способ включает нагрев до температуры выше точки Aci, выдержку и охлаждение, причем нагрез производят до растворения количества карбидной фазы, определяемого соотношением К (45-50) Me/Mo, где К - количество растворенной карбидной фазы; Мс - количество углерода; Мег - количество хрома. 3 табл.

СО103 СОВЕТСКИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPblTMAM

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4762310/02 (22) 28.11.89 (46) 15.07.92. Бюл. N 26 (71) Запорожский машиностроительный институт им. 8.Я.Чубаря (72) 8.С.Попов, H,Н.Брыков, M.È.Aíäðóàeíко, M.Þ.Ocènîà, А.А.Гапон и И.П.Иванов (53) 621.785(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N . 863663, кл. С 21 О 1/00, 1979.

Ю.М.Лахтин Металловведение и термическая обработка металлов . — M.: Металлургия, 1984, с. 199, 202.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к термической обработке деталей из заэвтектоидных сталей, и может быть применено при изготовлении изделий, работающих s условиях абразивного изнашивания, например, облицовок пресс-форм, пуансонов и др, Известен способ термической обработки деталей, обеспечивающий повышение абразивной иэносостоикости, втеючающий нагрев до температуры выше гочки Ад, который производят до растворения 11;13 карбидной фазы типа МэС, выдержку и охлаждение.

Однако этот способ не обеспечивает вы. сокой износостойкости в условиях абразивного изнашивания заэвтектоидных инструментальных сталей.

Наиболее близким к предлагаемому яв. ляется способ термической обработки деталей иэ эаэвтектоидных интструментальных хромистых сталей; включающий нагоев до температуры выше точки АС1 на 30-60о; при которой происходит растворение около 4Ж 1 74750 6 А1 (эг.)э С 21 0 1 /ОО

В1 10,3

2 (64) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЗАЭ ВТЕКТОИДН ЫХ СТАЛЕЙ (67) Изобретение может быть использовано при изготовлении изделий, работающих в условиях абразивного изнашивания. Способ включает нагрев до температуры выше точки Ад, выдержку и охлаждение, причем. нагрев производят до растворения количества карбидной фазы, определяемого соотношением К - (45-50) Mс/Мег, где К— количество растворенной карбидной фазы; .

Me — количество углерода; Mei — количество хрома. 3 табл.

9Я, карбидной фазы (в зависимости от уровня легированности стали), выдержку и охлаждение до комнатной температуры со скоростью не ниже критической.

Недостатком известного способа является то, что стали после термической обработки . не обладают высокой абразивной износостойкостью. Это связано с тем, что при растворении 4-9;4 карбидной фазы в твердый р раствор переходит небольшое (0,5 — 0,7® количество углерода и при охлаждении образуется преимущественно мартенситная (более Щ

70@ структура матрицы стали. Микротвер-,С дость мартенсита. при этом составляет 7,0- СЬ

8,5 ГПа, а поверхность трения в процессе . изнашивания упрочняется за счет механического наклепа лишь до урОвня 10,5-,11,0 ГПа.

Поэтому изнашивание стали протекает в виде прямого разрушения (резания) металла абразивными частицами, детали, закаленные по этому способу, имеют низкую абразивную износостойкость.

Цель изобретения — повышение абраэивной износостойкости деталей из заэв1747506

3 тектоидных сталей за счет повышения твердости поверхности трения в процессе изнашивания.

Поставленная цель достигаетоя тем, что согласно способу термической обработки 5 деталей из заэвтектоидных инструментальных сталей, включающему нагрев до температуры выше А«, выдержку и охлаждение, нагрев ведут до растворения количества карбидной фазы, определяемого соотноше- 10 нием (45-60)

М г где Мс и Мс — количество углерода и хрома соответственно, содержащееся в стали, в мас.%. t5

В результате нагрева под закалку до температуры, при которой растворяется количество карбидов, определяемое указанным соотношением, в твердый раствор переходит 0,8-1,2% углерода и 2,0-6,3% 20 хрома, в зависимости от состава стали. При этом достигается наибольшая способность .металлической матрицы сплава упрочняться под воздействием абразива. Обеспечивается это благодаря протеканию в 25 поверхностном слое под воздействием абразива двух основных процессов: образование мартенсита деформации; увеличение плотности дислокаций в аустените, не претерпевшем превращений; — механический наклеп. Мартенсит деформации. образующийся из аустенита, легированного углеродом и хромом, эа счет растворения карбидов характеризуется повышенной твердостью

Кроме того, являясь барьером на пути движения дислокаций, пластины мартенсита препятствуют их скоплению до критической плотности, уменьшая вероятность образования микротрещин в поверхностном слое

При предлагаемом режиме термической обработки зазвтектоидных хромистых сталей обеспечивается оптимальное соотношение структурных составляющих стали из 50-80% остаточного аустенита 20-30% его при изнашивании не превращается в мартенсит деформации и. упрочняясь в результате механического наклепа, остается более вязким, чем окружающий его мартенсит. Благодаря этому упрочненный слой о6magee повышенной пластичностью при достаточно высокой твердости. что обеспечивает повышение абразивной износостойкости стали, Микротвердость поверхности трения при этом в процессе изнашивания 55 повышается с 4,9-6,8 до 12.0-12,5 ГПа, т.е. до уровня твердости зерен наиболее распространенных абразйвных масс.

Предлагаемый способ реализован следующим образом, Образцы из зазвтектоидных инструментальных хромистых сталей (табл.1-3) нагревали под закалку в расплаве хлористого

: бария, охлаждение проводили в масле, После термической обработки образцы испьг ывали на абразивную износостойкость на лабораторной установке столбом сжатой абразивной массы (кварцевый песок фракции 0,63-1,0 мм). Удельное давление, столба абразива на испытываемый образец составляло 5 МПа для всех исследованных сталей. Скорость перемешивания образца

25 мм/с. Для каждой стали проводили также испытания свойств образцов после термообоаботки по способу-прототипу. Износостойкость этих образцов принята за .единицу.

При изменении количества растворяемых карбидов изменяется легированность твердого раСтвора углеродом и хромом, его микротвердость, твердость поверхности трения после изнашивания и в итоге — абразивная износостойкость сталей.

Если нагрев под закалку производится до температуры, при которой растворяется количество карбидной фазы меньше, чем определейо соотношением, то в твердый раствор переходит меньше углерода и хрома. При этом после охлаждения в стали формируется структура. в которой при изнашивании происходит черезмерная ин- -. тенсификация процесса образования мартенсита деформации. В результате поверхности упрочненный слой, состоящий практически полностью из мартенсита деформации, не обладает необходимой пластичностью. Ыартенсит деформации в данном случае из-за пониженного содержания углерода отличается невысокой твердостью. Практически не действует при этом второй механизм упрбчнения, что в целом приводит к снижению абразивной износостойкости стали, Если нагрев под эакалку производится до температуры. при которой растворяется большее колйчество карбидной фазы, чем определено соотношением, то в твердол раствора увеличивается содержание углерода и хрома до уровня, обуславливающего черезмерную стабилизацию аустенита, и количество мартенсита деформации становится меньше, чем необходимо для эффективного блокирования дислокаций, Это практйчески исключает действие первого механизма упрочнения и также уменьшает абразивную износостойкость, 8 таблицах приведены результаты испытаний сталей, не содержащих других кар1747506 бидообразующих элементов, кроме хрома, Однако наличие в сталях таких карбидообразующих элементов, как вольфрам, ванадий, ниобий, молибден и пр., в количестве, суммарно не превышающем 5%„, подвеРгнутых термической обработке предлагаемым способом, не снижает абразивную износостойкость, полученную при его применении, Ф ор мул а и зоб ретен и я

Способ термической обработки деталей из заэвтектоидных сталей, преимущественно хромистых, средне- и высоколегирован I

Таблица!

Сталь с 1,21ф Си 2,62ф Cr

Показатель

Известный

22

МЗС

20,8-22,0

1 1 2 1 2

2.0-2,6

0,75

1,0

8,5

10,7

6,5-6,8

12.0

1,0

1,8-2, !

Таблица2

Сталь с 1,4Щ С и 5,04 Сг

Показатель

Известный

МЗС +М7С3

П е агаемый

МЗС+М7Сз f 2,3 — 14,2

0,96 — 1,10

0,64

4,7-4,8

2,9

5,6-6,6

12,0

8,5

10,9

1,0

1,7 — 1,9

Количество карбидов в стали. Об., ь. Тип карбидов

Количество карбидов. растворяющихся при нагреве под закалку, об.

Содержание углерода в твердом растворе, мас. f, Содержание хрома в твер дом растворе, мас.

Микротвердость, ГПа: после закалки после изнашивания

Относительная износостойкость

Количество карбидов в стали, об.

Тип карбидов

Количество карбидов, растворяющихся при нагреве под закалку, об. ф, Содержание углерода в твердом растворе, мас, Содержание хрома в твердом растворе, мас, Микротвердость, ГПа: после закалки после изнашивания

Относительная

ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ ных, включающий нагрев до температуры выше точки А >, выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения абразивной износостойкасти, 5 нагрев проводят до растворения количества карбидной Фазы. определяемого соотношением

4(= (45- 50) MclMer

10 где К вЂ” количество растворений карбидной фазы, ф,,"

Мс — количество углерода, ;

Мсс — количество хрома,, l

Способ т ическойоб аботки

Способ т мической об аботки

1747506

ТаблицаЭ

Сталь с 2,04% С и 11,7% Cr

Составитель В.M.Êàòóíèí

Редактор Л,Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор M. Колодин

Заказ 2474 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