Способ термической обработки изделий
союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з С 21 D 9/38
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТЙЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4157550/02 (22) 16.12.86 (46) 30.09.92. Бюл. М 36 (71) Нижнетагильский металлургический комбинат им. В.И.Ленина и Уральский политехнический институт им С.М.Кирова (72) В.Н.Давыдов, В.И.Журавлев, Е.Н.Сафонов, P.È.Ñèëèí, С.E.Òîëîêíîâ, В.В.Трофимов, В.С.Губерт и М.А.Третьяков (56) Патент Японии М 57 — 27880, кл. С 21 D 1/09, опубл. 1984, (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к области машиностроения и металлургии и может быть использовано при термйческой обработке изделий из заэвтектоидных сталей, работающих в условиях сложных циклических нагрузок и больших перепадов температур.
Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости и качества поИзобретение относится к машиностроению и металлургии и может быть использованоо при термической обработке изделий из заэвтектоидных сталей, работающих в условиях сложных циклических нагрузок и больших перепадов температур.
Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости и качества поверхности.
Проведение термоциклирования позволяет получить мелкозернистую аустенитомартенситную структуру, обладающую повышенными значениями твердости 58-62
HRC и удовлетворительной пластичностью. .Образовавшиеся аустенитные зерна растут на базе существующей феррито-цементит„„5Q„„1765213 А1 верхности. Термообработку осуществляли на валках диаметром 1420 мм из стали
150ХНМ путем термоциклирования со скоростью нагрева 9000 С/с до 1230 С в среде аргона; скорость охлаждения до МН равна
300 С/с, ширина закаленной полосы 15 мм.
Полосы накладывают с перекрытием 0,2 М =
=0,2 х 15 3 мм. Цикл повторяют через
240 С. Испытания показали, что на рабочей поверхности упрочненных по заявляемому способу термической обработки валков, отсутствуют навары прокатываемого металла, выкрашивание и микротрещины. Износ бочки валка равномернйй, а его величина в
2-10 раз меньше, чем у валков, обработанных по способу-прототипу. Шероховатость термообработанного по предлагаемому способу валка в 1,2-1,5 раза меньше, чем у обработанного по способу-прототипу. 2 табл. ной структуры. Высокие скорости нагрева
1500...9000 С/с обеспечивают дополнительное измельчение аустенито-мартенситной структуры поверхностного слоя валка и ускоряют процесс растворенйя карбидной фазы. Применение скоростей выше
9000 С/с нецелесообразно из-за отсутствия эффекта измельчения аустенито-мартенситной структуры. Применение скоростей нагрева ниже 1500 С/с не позволяет обеспечить достаточное пересыщение поверхностного слоя углеродом и реализовать требуемую твердость на поверхности валка. Проведение нагрева при температурах выше Тобол обеспечивает частичное оплавление границ аустенитных зерен, их последу1765213
40
50 ющее окисление. Это приводит к трещинообразовани о и о-".лаиванию поверхностного упрочненного слоя в ходе эксплуатации.
Нагрев ниже температур Тсол -60 С не позволяет осуществить полную перекристаллизацию структуры и достаточное пересы щение аустенита углеродом, что приводит к снижению твердости и эксплуатационной стойкости валка. Охлаждение со скоростью 120 ... 300 С/с позволяет получить аустенито-мартенситную структуру, обладающую высоким уровнем прочности и твердости. Охлаждение со скоростью менее
120 C/c ведет к частичному распаду переохлажденного аустенита и формированию гетерогеннйх структур, что негативно сказывается на уровне твердости и пластичности. Нагрев со скоростью выше 300 С/с создает высокие термические напряжения, что приводит к трещинообразованию.
Термообрабатывемые йолосы накладываются с перекрытием 0,1 ... 0,5 М, где М— ширина термообрабатываемой полосы, что обеспечивает формирование поверхностного слоя с высокой прочностью 58-63 HRC на поверхности валка. Применение перекрытия менее 0,1 М приводит к появлению полос с пониженной твердостью, что в ходе дальнейшей эксплуатации обусловливает налипание металла на поверхность валка.
Использование перекрытия более 0,5 M ведет к неравномерному распределению твердости по поверхности вследствие подотпуска контактирующих слоев.
Проводили термическую обработку валков диаметром 1420 мм из стали 150 ХНМ.
Химический состав матричного металла, углерод — 1,5%, кремний 0,4о, марганец0,7%, хром 1,0, никель — 1,1, молибден
0,23, сера — 0,040, фосфор — 0,040%.
Термообработку осуществляли путем тер моциклирования в среде аргон нагревом со скоростью 1500 ... 9000 С/с до температуры Тсол„.Тсол — 60 С и охлаждением со скоростью 120...300 С/с до температуры мартенситного превращения и далее на воздухе. Термообрабатываемые полосы накладывали с перекрытием 0 1... 0,5 M.Öèêëû повторяли через 10 ... 300 с (табл. 1).
Для получения сравнительных данных параллельно проводили термическую обра5
30 ботку валков по режиму прототипа (см. табл.2).
Термообработку осуществляли путем термоциклирования со скоростью нагрева
9000 С/с до температуры 1230 С; скорость охлаждения 300 С/с, ширина термообрабатываемой полосы 15 мм. Полосы накладывались с перекрытием 0,2 М = 0,2 х 15 = 3 мм.
Цикл повторялся через 240 с.
При термической обработке пульсирующий постоянный ток подавался в течение
0,3 с с пиковым значением 350 А. Ширина термообрабатываемой с оплавлением полосы составляла 15 мм. Полосы накладывались без перекрытия.
Валки испытаны при прокатке балки
506.
Использование предлагаемого способа термической обработки позволяет получить упрочненные валки из заэвтектоидных сталей, обладающие хорошим комплексом служебных свойств вследствие получения мелкозернистой аустенито-мартенситной структуры приконтактного слоя, что значительно повысит срок службы валков для горячей прокатки на универсальных балочных станах, а также повысит качество поверхности валка и, тем самым, улучшит качество проката и уменьшит выработку поверхности валков в 2 ... 4 раза. Шероховатость валка,термообработанного по предлагаемому способу, в 4 — 5 раз меньше, чем по способу-прототипу.
Формула изобретения
Способ термической обработки изделий преимущественно из заэвтектоидных сталей, включающий нагрев поверхности путем наложения полос сжатой пульсирующей дугой в среде инертного газа и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости и качества поверхности, нагрев и охлаждение ведут циклически через 10 „. 30 С, при этом нагрев осуществляют до T«>...T«>. — 60, охлаждение ведут со скоростью 120 ...
300 С/с до температуры мартенситного превращения и далее на воздухе, а полосы накладывают с перекрытием 0,1 ... 0,5 М, где
М вЂ” ширина полосы.
17б5213
1
1 (1 1
1
Э
О
a I
Э Э
X X
О
Х Э
Ф
m 1 а е э с
Х S с
C)O (()
-z
CD ! о
СЧ Ю ло о «ч л
)v
О
Х
)S Х
О z
)- О
S
Э а
1Ю
С» л
М о о
LA СО 0 LA м о (Ч О м о
lA О (Ю
СО (Л м о
« О м о
СО
).О м о (Ч
LA
CD
Ч» м с:) л
).О м (О I
1
1
1
) (Q I О
I- Z охе (О
m э аm s .а О 1C0 C V
Ф+ е 4(z (e e
Е (:) (() с с
Щ
Iл
1
I
1
I
IО
О с
O.
ЭО
О) М !!
СЧ СЧ О О
1 I
QO CO
LA СГ\
СЧ О
ОО
СЧ О
1 сО
СЧ О
СО
СЧ
Ч »
I сО
lA о о О сО
1 1 сс с» (Г\ (Ч 0
СО
lA о
LA LA с»
).Г\ о
Ю
lA с» с» м о а о
М е»
I а х
Э
O. е с
LA л
II
X ()) (ц
Э S о (д
Ю м
II
X:
СЧ
Ю о о м м
II II
Е
СЧ СЧ л о о о л м
11
Е (Ч о
LA л
II
X:
lA л л
11
Е
LA л о о м
11
X:
СЧ о о л м
11
СЧ л (:) CD м
II
Е
CV
CD м
II
X:
СЧ л с. »
CD л м
II
X: (Ч
Ю о м о о о о м м с»
СЧ
Ю (Ч (:)
Ю
СЧ о
CD
СЧ
Ю с»
СЧ
Ю с)
СЧ о с:)
СЧ (:) с» (Ч о ь
LA
М лл
I- m
o m
О Э а o. o
О )-
mo
o zc»
CD
CD
CD о
Ю
Ю
CD (»
Ю о с» (» о ю о о о
Ш С» с»
Ю
LA о о
С:)
Ч»
Ю
CD с»
° Ю
CD
Ю
CD
Ч»
Ю
Ю о
Ч»
CD
CD
CD О о
С»
CD
Ч» с:)
CD м
)
1- е
m a а 1
Э ЩС» с z(»
X э m m а m
)о О (Ч (:) о
СЧ о м
СЧ (:) м (Ч (D м
Ю м
СЧ
CD м
СЧ
С:) м (Ч о с» (Ч
Ю о
CD
CD (Ч
Y
IО (О
8
О
S
Э
)S л е
Э
IQ
m ID с о а О
Э О
O. C
С О с
И.= г
LA e л сО о 1 !- !
X
° ) (Q
Э 3Е аe s ве =то
Э
)- н а 11
Y X: а s э аx с"- с е л 1
1- Э
О Z
О М а е о о с к
Y X S D (-» o z(»! ! !! э э е
Э Э Э
zмzмz
Э л QI, Э
Ео Ео Е
Э Э э е мтм Х л е л е
ЮЕЮЕ
Э Э Э
Э Э Э
М Z М Х М лЭ лЭ лЭ
o X: o X: o X:
Э Э
Э Э
М Х М Z М л Э л е л о Ео Ео
1
I
I
1
1
1
1
1
1
I
I
)
1
I !
I
I
1
1
1
)
1
1
I
1
1
1 m
I
1 1О
О
Х
1 е
1 и
О с !
I ! 1е о
К LO
1 S щ
z а
1 Э Б
1 3 m
1 Х
1 ()» S
I Z ! X Э
1 х m
I л
1 ((Q
1 Э
I + e е Б
1 O.
1 С S
m 1) ()) v
1 >)
О с с О
1 (X
1 (()
1 Y 1
1 1О X
1 )0
1 m
1 ам
1 11„) л оо !
1 1 I
1 ,» ж
))С
1765213
Таблица2
Составитель А.Орешкина
Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Т.Палий
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 3355 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
