Способ термической обработки стальных литых сердечников крестовин железнодорожных стрелочных переводов

 

Изобретение относится к области черной металлургии, преимущественно к производству упрочняемых стальных литых сердечников крестовин железнодорожных стрелочных переводов, изготовляемых из стали 100 ХСФ при их термической обработке. Цель - увеличение срока службы деталей. Сердечники, изготовленные из стали 100 ХСФ, подвергают отжигу на зернистый перлит, для чего нагревают до температуры 810 - 830^oС со скоростью нагрева 50 - 75^oС/ч. После часовой выдержки сердечники охлаждаются со скоростью 15 - 20^oС/ч до температуры 650^oС с последующим охлаждением на воздухе. После отжига сердечники нагревают под закалку до температуры 810 - 830^oС и выдерживают 1 ч. Затем сердечники в подвешенном состоянии охлаждают до температуры 600 - 650^oС с помощью спрейера или в устройстве с организованным потоком воды. Дальнейшее охлаждение до температуры 280 - 300^oС осуществляют в масле. После этого сердечники подвергают стабилизирующему отпуску в подвешенном состоянии при температуре 300 - 280^oС в течение 3 ч с последующим охлаждением в печи до 20^oС. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области черной металлургии, преимущественно к производству упрочняемых стальных литых сердечников крестовин железнодорожных стрелочных переводов, изготовляемых из стали 100СХФ при их термической обработке.

Цель увеличение срока службы деталей.

Для выполнения предложенного способа проводили термическую обработку стальных литых сердечников, изготовленных из стали 100ХСФ. Для этого были отлиты три плавки по 8 сердечников следующего химического состава (см. таблицу).

Пример 1. Применяя известную существующую термообработку сердечников по ГОСТ 7370-86, от каждой плавки было взято по одному сердечнику, которые нагревались в газовой печи до 1100 1150^oС и после двухчасовой выдержки при этой температуре закаливались в водяном колодце. В результате чего сердечники имели значительные коробления и структуру мартенсита закалки.

Пример 2. Для получения сравнительных данных было произведено также по известной термической обработке еще по одному сердечнику от каждой плавки с нагревом до 700 750^oС и двухчасовой выдержкой. В этом случае сердечники практически не закаливались и имели неудовлетворительную структуру.

Пример 3. Отжиг на зернистый перлит. Нагревали сердечник крестовины до 810^oС в шахтной электропечи в подвешенном состоянии со скоростью нагрева 50^oС/ч 1-часовой выдержкой при 810^oС, затем охлаждали со скоростью 15^oС/ч вместе с печью до 650^oС и с последующим охлаждением на воздухе вне печи до 20^oС. Коробление сердечника не наблюдалось. Структура металла сердечника после отжига зернистый перлит.

Закалка. Нагревали до 810^oС в шахтной электропечи в подвешенном состоянии со скоростью 50^oС/ч с последующей выдержкой при 810^oС в течение 1 ч для выравнивания температуры по всему сердечнику, вынимали сердечник из печи и охлаждали в подвешенном состоянии в устройстве с организованным потоком воды с 810 до 600^oС. После этого сердечник вынимали из охлаждающего устройства и охлаждали в масляной ванне с 600 до 280^oС, после чего сердечник помещали в нагревательную шахтную печь в подвешенном состоянии, нагретую до 280^oС, и выдерживали в ней при этой температуре в течение 3 ч. Затем сердечник охлаждали вместе с печью без ограничения скорости охлаждения до 20^oС и вынимали из печи.

Структура металла сердечника по сечению, глубина закаленного слоя (8 12 мм), его твердость (400 450 НВ) соответствовали требуемым значениям, коробления сердечника не наблюдалось.

Пример 4. Отжиг. Нагревали сердечник крестовины до 830^oС в шахтной электропечи в подвешенном состоянии со скоростью нагрева 75^oС/ч и 1-часовой выдержкой при 830^oС, затем охлаждали со скоростью 20^oС/ч вместе с печью до 650^oС и с последующим охлаждением на воздухе в подвешенном состоянии вне печи до 20^oС. Коробления сердечника не наблюдалось. Структура металла сердечника после отжига зернистый перлит. Время нагрева за счет более высокой скорости нагрева сократилось примерно на 30% по сравнению со временем в примере 1.

Закалка. Сердечник нагревали до 830^oС в шахтной электропечи в подвешенном состоянии со скоростью 75^oС/ч с последующей выдержкой при 830^oС в течение 1 ч для выравнивания температуры по всему сердечнику, вынимали сердечник из печи и охлаждали в подвешенном состоянии в устройстве с организованным потоком воды с 830 до 650^oС. Время нагрева за счет более высокой скорости сократилось примерно на 30% по сравнению со временем в примере 1.

После этого сердечник вынимали из охлаждающего устройства и охлаждали в масляной ванне с 650 до 300^oС, после чего сердечник помещали в нагревательную печь в подвешенном состоянии с 300^oС в печи и выдерживали в ней при этой температуре 3 ч. Затем сердечник охлаждали вместе с печью без ограничения до 20^oС и вынимали из печи.

Структура металла сердечника по сечению, глубина закаленного слоя (8 12 мм), его твердость (400 450 НВ) соответствовали требуемым значениям. Коробления сердечника не наблюдалось.

Пример 5. Технологические операции те же, что и в примере 1, но скорость нагрева составляла 40^oС/ч. Результаты положительные, но увеличилось время технологического процесса и расход электроэнергии.

Пример 6. Технологические операции те же, что и в примере 1, но скорость нагрева составляла 100^oС/ч. Наблюдалось коробление сердечника, а в отдельных наиболее массивных частях его возникли трещины, от дальнейшей термообработки пришлось отказаться. Результаты отрицательные.

Пример 7. Технологические операции те же, что и в примере 1, но скорость нагрева составляла 80^oС/ч. Наблюдалось незначительное коробление сердечника, что является недостатком, связанным с повышением скорости нагрева. Результат неудовлетворительный.

Использование предлагаемого способа термической обработки стальных литых сердечников из стали 100ХСФ обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: а) увеличение срока службы сердечников за счет получения дифференцированной твердости по поперечному сечению сердечника, постепенно снижающейся к его сердцевине, что особенно важно для условий эксплуатации сердечников крестовин железнодорожных стрелочных переводов; б) значительно повышается качество и сроки службы сердечников, более чем в 2 раза, увеличивается их усталостная прочность и износостойкость по сравнению с прототипом по результатам лабораторных, стендовых и предварительных опытных испытаний; в) отсутствие смятия сердечников в зоне перекатывания по ним колес при работе в любых климатических условиях эксплуатации, обеспечивающих безопасность движения поездов.

Формула изобретения

1. Способ термической обработки деталей, преимущественно стальных литых сердечников крестовин железнодорожных стрелочных переводов, включающий отжиг, закалку и отпуск, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы деталей, нагрев под отжиг ведут со скоростью 50 75^oС/ч с выдержкой в течение 1 ч и последующим охлаждением с печью со скоростью 15 20^oС/ч до температуры 650^oС, а затем охлаждение на воздухе, выдержку при температуре закалки ведут в течение 1 ч, охлаждение осуществляют сначала в воде до температуры 650^oС^-20, а затем в масле.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при термообработке стали 100ХСФ отжиг и закалку осуществляют с нагрева до 810 830^oС, а отпуск ведут при 280 300^oС в течение 3 ч.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при закалке сердечник с температуры 650^oС^-20 охлаждают в масле до температуры отпуска.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью исключения коробления, термообработку сердечника проводят в подвешенном состоянии.

РИСУНКИ

Рисунок 1