Способ предварительной термической обработки азотируемых деталей из легированного чугуна с шаровидным графитом


C21D1/78 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2321645:

Открытое акционерное общество Холдинговая компания "Коломенский завод" (RU)

Изобретение относится к области термической обработки деталей из чугуна с шаровидным графитом. Проводят контроль исходной структуры коэрцитиметром, на основании его результатов выбирают режимы термообработки. Детали подвергают аустенизации при 880-930°С, подстуживают в печи до температуры в интервале Ar3-Ar1, охлаждают со скоростью 5-10 градусов в минуту до температуры в интервале между температурой начала А→П превращения и температурой на 50°С выше температуры максимальной устойчивости аустенита при превращении его в верхний бейнит или троостит. Проводят изотермическую выдержку детали при этой температуре до максимально возможной степени А→П превращения. После охлаждения проводят контроль структуры коэрцитиметром на склонность перлита и отпущенного бейнита к изменениям при последующем азотировании. В зависимости от результатов контроля выбирают режим отпуска, после проведения которого проводят окончательный контроль структуры коэрцитиметром. Контроль структуры деталей коэрцитиметром осуществляют по значениям шкалы, разработанной на основании исследований зависимости показаний коэрцитиметра от исходной структуры и ее изменений при азотировании, а также от роста и коробления деталей при азотировании. В азотированных деталях получают структуру, устойчивую к изменениям при азотировании. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области термической обработки деталей из чугуна с шаровидным графитом.

Известен способ термической обработки азотируемых деталей из чугуна с шаровидным графитом (авторское свидетельство СССР №286734, кл.2 C21D 5/00, C21D 1/78, 1977).

Недостатком данного способа является то, что после такой термической обработки в деталях может получаться структура, недостаточно устойчивая к изменениям при азотировании, которые сопровождаются значительным и в ряде случаев недопустимым ростом и короблением деталей.

Если у азотированных деталей типа коленвалов коробление может быть уменьшено до допустимой величины за счет правки, например термической, то азотированные втулки цилиндров, имеющие коробление, поправить не представляется возможным.

Исследованиями установлено, что структурные изменения при азотировании обусловлены распадом перлита и отпуском бейнита.

Задачей изобретения является получение в деталях из легированного чугуна с шаровидным графитом, подвергаемых азотированию, структуры, устойчивой к изменениям при азотировании.

Это достигается тем, что детали из легированного чугуна с шаровидным графитом перед азотированием подвергают термической обработке по режимам, выбираемым на основании результатов контроля структуры деталей коэрцитиметром в исходном состоянии, а также на разных стадиях их изготовления.

Термическая обработка включает аустенизацию при 880-930°С, подстуживание до температур в интервале Ar3-Ar1 (критические точки соответственно начала выделения феррита из аустенита и превращения аустенита в перлит), охлаждение со скоростью 5-10 градусов в минуту до температур в интервале между температурой начала А→П (аустенито-перлитного) превращения и температурой на 50°С выше температуры максимальной устойчивости аустенита при превращении его в верхний бейнит или троостит, изотермическую выдержку деталей при этих температурах до максимально возможной степени А→П превращения, а после охлаждения структуру деталей проверяют коэрцитиметром, по показаниям которого выбирают режим последующего отпуска, после проведения которого проводят окончательную оценку структуры коэрцитиметром.

При этом чем больше в исходной структуре феррита, тем выше температуры аустенизации и подстуживания, выше скорость охлаждения и ниже температура отпуска.

Контроль структуры деталей в исходном состоянии после термической обработки с изотермической выдержкой и после отпуска производят коэрцитиметром по шкале, разработанной на основании исследований зависимости показаний коэрцитиметра от структуры и ее изменений при азотировании, а также от роста и коробления деталей при азотировании.

Примером применения предложенного способа является проведение предварительной термической обработки втулок цилиндров дизелей из чугуна с шаровидным графитом, легированного 0,4-0,6% меди и 0,25-0,45% молибдена, имеющих размеры: диаметр наружной поверхности - 350 мм, внутренней - 255 мм; высота 525 мм; в верхней части имеется утолщение.

Учитывая размеры втулок и их количество, термическую обработку втулок производили в печи с выкатной подиной. На подину устанавливали 21 втулку с зазором между ними не менее 250 мм.

Перед термической обработкой втулки проконтролированы коэрцитиметром, по показаниям которого их разделили на 2 группы: 1-я группа - втулки с преимущественно перлитной структурой (феррита до 20%); 2-я группа - втулки с перлитно-ферритной структурой (феррита 25-60%).

Режим термической обработки втулок 1-й группы: аустенизация при 880-900°С, выдержка 5-6 часов, подстуживание в печи до 750°С, затем подину с втулками выкатили из печи, охлаждали, пока температура в печи не опустилась до 600°С. Затем подину с втулками закатили в печь, а после того как температура поднялась до 650°С, подину с втулками выкатили и охладили их до 500°С. Далее втулки выдерживали в печи при температуре 550-580°С в течение 4-5 часов. Для обеспечения изотермической выдержки производили подогрев и подстуживание деталей.

Втулки 2-й группы подвергли аустенизации при 900-930°С, подстудили до 850°С, а затем подину с втулками выкатили из печи и охладили их до 500°С, после чего подвергли втулки изотермической выдержке по аналогии с втулками с перлитной структурой.

После охлаждения верх и низ втулок, а также контрольные кольца, из которых вырезают образцы для исследования структуры, механические свойства и твердость контролировали коэрцитиметром.

Втулки с показаниями от 30 до 40 единиц шкалы коэрцитиметра, на которой точка "10" соответствует 80% феррита, а точка "70" - 70% бейнита, подвергли отпуску при 550-580°С, а при показаниях выше 40 единиц - отпуску при 590-610°С в течение 4-5 часов. В структуре втулок следов распада перлита и недостаточно отпущенного бейнита не обнаружено.

Механические свойства втулок: σв=55-70 кгс/мм2, δ≥1,5%, НВ 241-285. После азотирования при температуре 550-580°С в течение 115 часов заметных изменений в структуре не обнаружено. Увеличение внутреннего диаметра втулок не превышало 0,1 мм. Все втулки прошли окончательную механическую обработку, признаны годными и прошли успешно испытания на дизелях.

Экономический эффект от использования данного изобретения получается за счет исключения повторных термообработок и брака втулок из-за коробления при азотировании.

Предложенный способ термообработки может быть использован для деталей из серого легированного чугуна.

1. Способ предварительной термической обработки перед азотированием деталей из легированного чугуна с шаровидным графитом, включающий аустенизацию, охлаждение и отпуск, отличающийся тем, что осуществляют контроль исходной структуры коэрцитиметром, на основании его результатов выбирают режимы термообработки, при которой детали подвергают аустенизации при 880-930°С, подстуживают в печи до температуры в интервале Ar3-Ar1, охлаждают со скоростью 5-10° в минуту до температуры в интервале между температурой начала А→П превращения и температурой на 50°С выше температуры максимальной устойчивости аустенита при превращении его в верхний бейнит или троостит, изотермически выдерживают детали при этой температуре до максимально возможной степени А→П превращения, а после охлаждения проводят контроль структуры коэрцитиметром на склонность перлита и отпущенного бейнита к изменениям при последующем азотировании и в зависимости от результатов контроля выбирают режим отпуска, после проведения которого проводят окончательный контроль структуры коэрцитиметром.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контроль структуры деталей коэрцитиметром осуществляют по значениям шкалы, разработанной на основании исследований зависимости показаний коэрцитиметра от исходной структуры и ее изменений при азотировании, а также от роста и коробления деталей при азотировании.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области физико-химических исследований твердых, жидких и газообразных образцов материалов. .

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для исследования физических свойств материалов, их структуры и состава. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения магнитной проницаемости цилиндрических проводников. .

Изобретение относится к магнитно-силовым сканирующим зондовым микроскопам (МСМ) и может быть использовано для измерения локальных магнитных характеристик образца с нанометровым разрешением во внешнем магнитном поле.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике измерения магнитных характеристик ферромагнитных материалов. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников.

Изобретение относится к области магнитных измерений коэрцитивной силы локальных участков изделия. .

Изобретение относится к магнитным измерениям, в частности, к измерению коэрцитивной силы испытуемых участков изделий при неразрушающем магнитном контроле. .

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии, а именно к способам измерения характеристик приповерхностного магнитного поля с применением сканирующего зонда (атомно-силового микроскопа, магнитосилового микроскопа).

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано для поверхностного упрочнения инструмента и деталей машин.

Изобретение относится к методам формирования легирующего покрытия (легирования поверхностного слоя металлических деталей) и может быть использовано в процессах плазменной обработки материалов.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической и химико-термической обработке деталей из магнитомягкой высокохромистой стали, используемой для изготовления корпусов, магнитопроводов, сердечников электромагнитных клапанов подачи рабочих газов в электрических реактивных двигателях малой тяги.
Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке металлов и сплавов, в частности к ионному азотированию в плазме тлеющего разряда, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин, в том числе деталей сложной конфигурации, режущего инструмента и штамповой оснастки.

Изобретение относится к области упрочняющей обработки деталей и может быть использовано для повышения износостойкости поверхностей трения. .

Изобретение относится к области химико-термической обработки деталей из титановых сплавов, а именно к подготовке поверхности к термическому оксидированию. .
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам азотирования, и может быть использовано для получения высокопрочных и износостойких покрытий на изделиях из тугоплавких металлов и их сплавов.

Изобретение относится к химико-термической обработке и предназначено для защиты бронзовых изделий от диффузии цинка, никеля и хрома. .
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению высокопрочных чугунов с шаровидным графитом. .
Наверх