Способ поверхностной закалки стальных изделий

 

Использование: при термической обработке углеродистых сталей. Сущность изобретения: способ включает циклический индукционный нагрев обрабатываемой поверхности выше АСз с последующим охлаждением , нагревом под закалку и закалку. При этом в каждом цикле после разогрева поверхности до температуры Асз+(30...70°С) осуществляют самопроизвольное охлаждение при отключенном индукторе до температуры Ап+(20...50°С). После серии циклов (не менее двух), при достижении необходимой глубины разогретого под закалку слоя с последнего разогрева до температуры Асз+(30...70°С) осуществляют закалку изделия . 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s С 21 D 1/78

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР 3 (06ВВИЛ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ио

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4891301/02 (22) 02.11.90 (46) 15.10.92. Бюл. ¹ 38 (71) Научно-производственное объединение

"Волгоградский научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (72) В.А.Ильинский и Л.В,Костылева (56) Федюкин В.К. Метод термоциклической обработки металлов. Л., 1984, с. 70 — 73.

Авторское свидетельство ¹ 461956, кл. С 21 D 9/22, 1974. (54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЗАКАЛКИ

СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Использование: при термической обраИзобретение относится к термической обработке углеродистых сталей и может быть использовано для поверхностной закалки массивных изделий из конструкционных и строительных сталей.

Целью изобретения является увеличение глубины закаленного слоя без перегрева поверхности изделий.

Сущность способа заключается в том, что деталь помещают в индуктор, обеспечивая минимальный зазор между нагреваемой поверхностью и витками индуктора, При включении генератора закаливаемая поверхность прогревается на глубину, зависящую от частоты тока и при достижении температуры Асз+(30...70 С) т.е. несколько меньшей, чем температура закалки, генератор отключают и выдерживают отключенным, пока самопроизвольное охлаждение разогретого слоя произойдет до температур Аг1+(20...50 С), т.е. в области красного свечения, Продолжительность отключения

„„ Ы, „1768655 А1 ботке углеродистых сталей. Сущность изобретения: способ включает циклический индукционный нагрев обрабатываемой поверхности выше Асз с последующим охлаждением, нагревом под закалку и закалку.

При этом в каждом цикле после разогрева поверхности до температуры Асз+(30...70 С) осуществляют самопроизвольное охлаждение при отключенном индукторе до температуры Аг1+(20...50 С). После серии циклов (не менее двух), и ри достижении необходимой глубины разогретого под закалку слоя с последнего разогрева до температуры

Асз+(30...70 С) осуществляют закалку изделия. 2 табл. генератора зависит от геометрии детали, отношения объемов, прогреваемых под закалку, к общему объему детали и условий теплопередачи, Затем цикл повторяют, добиваясь одновременно увеличения толщины прогретого под закалку слоя и объемного разогрева детали, снижающей опасность Q появления закалочных трещин. После серии циклов (не менее двух) при достижении необходимой глубины разогретого под закалку слоя, с последнего разогрева до

Асэ+(30.„70 С) на поверхность воздейству1 ют охлаждающим реагентом для закалки.

Пример 1. Цилиндрический образец иэ стали 45 диаметром 30 и высотой 30 мм подвергался индукционному нагреву с одного из торцев с помощью лампового генератора ЛПЗ-107 с частотой 66000 Гц при зазоре между индуктором и нагреваемым торцем образца 0,5 мм, При этом второй торец образца притирался к медному холодильнику массой 2 кг, Глубина разогрева до

1768655

55 температуры закалки фиксировалась с помощью подвижной иглы установленного рядом с образцом штатива, температура нагрева и охлаждения определялась оптическим пирометром.

При одноразовом нагреве под закалку в течение 10 с удалось получить закаленный, а равно и светящийся слой около 3 мм, При увеличении времени разогрева до 15 с поверхность перегрелась до белого каления и начала искрить. Глубина слоя увеличилась до 3,5 — 3,7 мм. Дальнейшее увеличение времени нагрева (20 с) привело к оплавлению поверхности при глубине светящегося слоя

4 — 4,2 мм.

Уменьшение времени индукционного нагрева до 8 с практически не изменяло глубину прогретого слоя =3 мм, но закалка фиксировала неоднородную твердость.Зксперимент повторялся с циклическим нагревом образцов.по предлагаемому способу при значениях для стали 45 Асз =790 С и

Ar> =730 С и по известному способу, выбранному за прототип. Конкретные режимы осуществления способов приведены в табл, 1.

Моделирование известного режима осуществлялось на образце из стали 45, предварительно прогретом объемно до температуры относительной устойчивости аустенита (=550 С) и установленном под индуктор для циклических нагревов. Нагрев под закалку осуществляли в течение 10 с в первом цикле для обоих образцов, но по известному способу выполняли более глубокое охлаждение до отсутствия свечения, вследствие чего очередной нагрев до температуры 840 С занимал практически такое же, как и в первом цикле, время.

Глубина разогретого под закалку слоя после 7-го цикла нагрева по известному способу практически не отличалась от исходной и составила около 3,5 — 3,7 мм, а разбросы твердости по глубине закаленно го слоя были практически идентичны, Пример 2. Колесо ведущее гусеничного движителя кишиневского трактора из стали 45Л подкбргалось термической обрабоке по известному и предлагаемому способам.

В соответствии с порядком операции, предусмотренным известным способом, ведущее колесо подвергалось объемном нагреву в течение 1,5 ч до температуры 550 С, после чего его помещали в установку ТВЧ, где оно автоматически центрировалось по

40 отношению к индуктору и подвергалось циклическим разогревом по контуру зубчатого венца до температуры 840 С и самопроизвольным охлаждением после отключения индуктора до 550 С. Время нагрева слоя составляло 105-130 с при мощности генератора 360 кВт. При частоте тока 2400 Гц глубина прогретого под закалку слоя за это время достигала 7 мм во впадине зуба и 8 мм по контуру зуба. Время охлаждения слоя до 550 С после отключения индуктора составило около 120 с, после чего вновь включался индуктор для нагрева зубчатого венца. П родолжительность второго нагрева до температуры поверхности 840 С не уменьшилась и составила, как и в первом цикле, 107 с, В пределах точности измерения глубина разогретого под закалку слоя также не изменилась и составила 7 и 8 мм соответственно во впадине зуба и по контуру зуба.

После охлаждения слоя до 550 С в течение

130 с выполнялся третий цикл нагрева, который также не позволил заметно увеличить глубину прогретого под закалку слоя, и осуществляли закалку в спрейере.

Второе колесо в соответствии с предлагаемым способом подвергали индукционному нагреву от комнатной температуры и через 120 с температура прогретого слоя достигла 840 С, а глубина 7 мм. Индуктор отключали на 36 с, в течение которых температура прогретого слоя снизилась до 760 С, а толщина слоя с этой температурой возросла до 9,5 — 10 мм, и вновь включали индуктор для разогрева слоя до 840 С в течение 60 с.

Цикл повторяли трижды и с последнего разогрева при толщине прогретого под закалку слоя 13 мм, производили спрейерную закалку. Результаты экспериментов приведены s таблице 2.

Формула изобретения

Способ поверхностной закалки стальных изделий, включающий циклический индукционный нагрев поверхности выше Асз с последующим охлаждением, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения глубины закаленного слоя без перегрева поверхности изделий, нагрев поверхности ведут до Асз+(30...70 С), охлаждение — до

Ar>+(20...50) С, а с последнего нагрева осуществляют закалку, при этом циклы повторяют до достижения заданной глубины закаленного слоя.

1768655

Таблица 1

Таблица 2

Составитель А.Орешкина

Техред М.Моргентал Корректор M.Êåðåöìàí

Редактор А.Бер

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

Заказ Зб23 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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