Способ деформационно-термической обработки стали

 

Сущность: заготовку стали 25ХГТ диаметром 90 мм, высотой 150 мм деформируют на прессе осадкой при 1100°С до высоты 50 мм (обжатие 8%), помещают в ванну срасплавом солей при 650°С, выдерживают 30 мин до конца перлитного превращения и охлаждают на воздухе, 1 табл., 1 ил.

,, Ы,„1752790 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 D 8/ООГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ЙЙ» %Ъ»»уд Еу Е р

K:.368)P,!,, @ ф Н) Я::Т).: "„ ::-л j;-jl .:ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СПОСОБ ДЕФОРМАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ (57) Сущность: заготовку стали 25ХГТ диаметром 90 мм, высотой 150 мм деформируют на прессе осадкой при 1100 С до высоты

50 мм (обжатие 8%), помещают в ванну с расплавом солей при 650 С, выдерживают

30 мин до конца перлитного превращения и охлаждают на воздухе. 1 табл., 1 ил. (21) 4806298 /02 (22) 29.03.90 (46) 07.08,92, Бюл. М 29 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.

И.П. Бардина (72) Я.Б,Гуревич, Ю;Г.Вираховский, А.A.Áàщенко, А.M.Ðûêëèí, Ю.Е.Кан, В.И.Базыма и.Д.M. Казаков (56) Бернштейн М.Л, Термомеханическая обработка металлов и сплавов, — M. Металлургия, 1968, т,1, с.1171.

Авторское свидетельство СССР

М 1463775, кл. С 21 D 8/00, 1989, Изобретение относится к металлургии, а именно к деформационно-термическому производству поковок, и может быть ис,пользовано для улучшения механических свойств, в частности сопротивления хрупкому раз тушению тяжело нагруженных деталей .машин, например шестерен из малоуглеродистых зкономнолегированных сталей.

Повышение сопротивления хрупкому разрушению возможно за счет высокотемпературной термомеханической обработки (BTMO). Для осуществления ВТМО требуются специальные средства ускоренйого охлаждения (закалки) деформированного аустенита, а полученная таким способом сталь обладает высокой твердостью (HRC40), что затрудняет ее дальнейшую обработку резанием или холодную деформа цию.

Известен способ, согласно которому среднеуглеродистую легированную сталь марки 50Х3 подвергают двухступенчатой деформации прокаткой вначале при l100

980 С, затем при 790-820 С (Агэ-(Агэ+30)) С

M 5 — 8 пропусков с частными обжатиями

15 — 20%, охлаждению на воздухе до температуры ((АГ1-20) — (АГ1-50) С (650 — 700 С) и выдерживают при этой температуре до конца перлитного превращения, ° «й

Недостатком известного способа является многократное деформирование с неболь- (Л шими разовыми обжатиями и сравнительно . медленное охлаждение на воздухе от температуры конца прокатки до температуры изотермической выдержки, что обуславливает существенный градиент температуры по толщине проката, частичную рекристаллизацию и соответствующее различие структуры и механических свойств (например, твердости).

Целью изобретения является повышение ударной вязкости и однородности свойств по толщине поковок.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу деформационно-термиче1752790 ской обработки стали, включающему горячую пластическую деформацию, охлаждение до температуры перлитного превращения и изотермический отжиг, деформацию осуществляют eтри стадии: :сначала с разовым 5 обжатием 60 —.70%, затем 20 — 30% при (Асз+(20-50)) С, а охлаждение до температуры перлитного превращения производят со скоростью, при которой сохраняется структура деформированного аустенита до нача- 10 ла изотермической выдержки. Большая первичная деформация 6070% обеспечивает сравнительно мелкое рекристаллизованное аустенитное зерно (30 — 50 мкм), вторичная деформация 20- 15

30% при 950 — 1000 С ((Ac3+(100-150)) С приводит к дальнейшему измельчению аустенитного зерна (10 — 20 мкм), однородного по всему поперечному сечению, а окончательная деформация 7 — 10% при 20

820-870 С (Асз+(20 — 50)) С ведет к образованию полигональной субструктуры, Быстрое охлаждение стали от температуры конца деформации до температуры изотер25 мической выдержки обеспечивает сохранение мелкозернистой, полигонизованной структуры деформированного аустенита и дисперсное строение феррито-перлитной структуры после изотермического превра30 щения, что обуславливает достижение высоких значений ударной вязкости стали, Первичная деформация при температуре выше 1100 С и вторичная выше 1000 С в результате интенсивного роста аустенитно35 го зерна приводит к снижению ударной вязкости и сопровождается значительным окалинообразованием. Снижение этих температур (менее 1050 и 950 С) как и увеличение степени деформации (более 70 и 30%) 40 соответственно ведет к повышенному износу инструмента, а уменьшение степени деформации (менее 60 и 20%) — к большой неоднородности распределения температуры и соответственно твердости по сечению что ведет к ухудшению обрабатываемости резанием и неоднородности свойств (твердости).

Охлаждение до температуры перлитного превращения производится со скоростью, при которой сохраняется структура поковок, l 45 . Повышение температуры (более 870 С) и степени конечной деформации (более

10%) приводит к процессудинамической ре.кристаллизации и поэтому кснижению ударной вязкости, а понижение темпера- 50 туры (менее 820 С и степени деформации (менее 7%) — к образованию ячеистой субструктуры с высокой плотностью дислокаций, неравномерной по толщине поковки, ° деформированного аустенита до начала изотермической выдержки, что необходимо для образования мелкозернистой феррито-перлитной структуры и достижения высоких значений ударной вязкости стали. . Охлаждение с меньшей скоростью приведет к снижению плотности дислокаций в аустените, как следствие, к меньшей дисперсности перлита и соответственно к снижению ударной вязкости стали, Охлаждение с большей скоростью вызовет значительный перепад температуры и соответственно большие различия в структуре и твердости по толщине поковок.

На чертеже представлена диаграмма изотермического превращения аустенита стали 2ХГТ и температурно-временные схемы обработок предлагаемым способом(1) и известным (2).

Пример, Заготовку стали 25ХГТ (0,26% С, 1,1% Сг, 0,9% Мп, 0,02% Ti) диаметром 90 мм, вь сотой 150 мм деформируют на прессе осадкой при 1100 С до высоты

50 мм (обжатие 67%), штампуют при 980 С с обжатием 25%, а затем проводят прошивку отверстий и обрубку облоя при 850ОС (обжатие 8%) и сразу же помещают в ванну с расплавом солей при 650 С, где выдержи. вают 30 мин до конца перлитного превращения, Время до начала перлитного превращения в области минимальной устойчивости деформированного переохлажденного аустенита стали 25ХГТ составляет 10 с, что обусловило скорость охлаждения от температуры конца деформации приблизительно

50 С/с, Из заготовок вырезают образцы для испытания на ударную вязкость, а также темплеты для измерения твердости по толщине поковки. Твердость стали после такой обработки по всей толщине была в пределах

160-163 HH,à ударная вязкость >200 Дж/см .

Аналогично описанной обработке проводят обработку по оежимам, температурнодеформационные параметры которых соответствуют предлагаемым, а также выходят за предлагаемые пределы.

Режимы обработок и результаты испытаний п„ eH а таблице, Как показано в таблице, обработка стали 25ХГТ по режимам в пределах предлагаемого способа обеспечивает высокие значения удаоной вязкости(205-210 Дж/см ) и незначительные различия твердости на поверхности и в центре поковок. Обработка по вариантам, выходящим за пределы предлагаемого способа так же, как обработка по известному варианту приводят к снижению

1752790

Твердость, НВ KCU, Вариант

3 деформация

I деформация 2 деформация

,ж с, с P,Z с, с ж/см .

Центр оверх" ость

Тбо

f62

162

162

1.35

»о

142

150

18

880

8 о и

7

8 б

12

163

162

164

163

161

Т53

Тбо

207

206

206

I80

135 .

129

Т90

1100 67

105Î 60

1050 65

1050 .65

1050 65 1050 70

1120 55

1100 60

1100 75

Т100 65

1050 80

980.

ТО20

800

2

-4

6

8

9 10

П р и м е ч а н и е. Температура критической точки Асз = 850 С.

Деформаций по вариантам 1-10 осуцесталяют однократно, а по варианту (прототип) " за 5 раз при первичной и 3 раза при вторичной обработке с частными обжатиями 15-18ь.

1 г ааа юаа гаа ударной вязкости и большему различию твердости на поверхности и в центре.

Таким образом, предлагаемый способ обработки в сравнении с прототипом позволяет достичь максимальные значения ударной вязкости и практически одинаковую твердость по толщине поковок.

Достигаемый комплекс механических свойств на ниэкоуглеродистой экномнолегированной стали обеспечивает хорошую обрабатываемость резанием, а изготовленные шестерни после обычно применяемых цементации и закалки с низким оптуском обладают повышенным служебными характеристиками, что обуславливает экономический эффект предлагаемой деформационно-термической обработки, Кроме того, эта обработка является энергосберегающей, так как при этом устраняется обычно применяемая нормализация поковок с отдельного нагрева до

950-1000 С.

Формула изобретения

Способ деформационно-термической

5 обработки стали, включающий горячую пластическую деформацию, с проведением первой ее стадии при температуре

Ас1+(100 — 250)оС, охлаждение до температуру перлитного превращения и изотермиче10 ский отжиг, отличающийся тем, что, с целью повышения ударной вязкости и однородности свойств по толщине, деформацию осушествляют в три стадии с разовыми обжатиями, 60-70% на первой стадии, затем

15 20-30% при Асз+(100 — 150)оС и 7 — 10% при

Асз+(20 — 50) С, а охлаждение до температуры перлитного превращения производится со скоростью, при которой сохраняется структура деформированного аустенита до начала

20 изотермической выдержки,