Способ упрочняющей термической обработки углеродистых инструментальных сталей

Авторы патента:

C21D1/04 - 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 2557841:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") (RU)

Изобретение относится к термической обработке углеродистых инструментальных сталей. Способ термической обработки включает закалку сталей с температуры 760-780°C и последующее воздействие на них при комнатной температуре пульсирующего дозвукового воздушного потока частотой 1130-2100 Гц и звуковым давлением 120-140 дБ. Технический результат заключается в обеспечении высокой твердости при низкой хрупкости.

Изобретение относится к области металлургии, а более конкретно к термической обработке, в частности к термической обработке углеродистых инструментальных сталей.

Углеродистые инструментальные стали, содержащие более 0,8% углерода (заэвтектоидные), широко используют для изготовления различных инструментов, таких как вытяжные штампы для холодной штамповки при диаметре пуансона до 25 мм и режущий инструмент, не испытывающий в процессе работы нагрева выше 190-200°C.

Стандартная упрочняющая термическая обработка подобных изделий из данных сталей заключается в неполной закалке с температуры 760-780°C, соответствующей аустенитно-цементитной структуре с получением структуры, состоящей из мартенсита закалки и вторичного цементита, и последующем отпуске, заключающемся в нагреве до температуры, не превышающей 150-170°C, что обеспечивает сохранение твердости на уровне 62-63 HRC, и выдержке при данной температуре продолжительностью 1-2,5 ч в зависимости от сечения изделия, так как отсутствие отпуска после закалки делает инструмент слишком хрупким, закалочные остаточные напряжения сохраняются, а микроструктура его материала остается метастабильной, что в совокупности ведет к выкрашиванию режущей кромки и образованию трещин. Актуальной является задача снижения продолжительности отпуска инструмента из заэвтектоидной углеродистой стали У10-У13 при обеспечении достаточной вязкости его материала.

Известен способ снятия остаточных напряжений на поверхности металлических изделий (см. патент RU 2458155 C1, 10.08.2012 г. Бюл. №22).

Снятие растягивающих остаточных напряжений на поверхности металлических изделий осуществляют за счет воздействия на них пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ, при комнатной температуре.

Основным недостатком данного известного способа является отсутствие повышения твердости и прочности изделия.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ термической обработки углеродистых инструментальных сталей У10-У13 (см. Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 1990. С.350), принятый в качестве ближайшего аналога.

В соответствии с данным способом, углеродистые инструментальные стали У10-У13 подвергают закалке с температуры 760-780°C и последующему отпуску при 150-170°C.

Основными недостатками данного известного способа являются снижение твердости стали в процессе отпуска и значительная продолжительность термической обработки.

Перед заявляемым изобретением поставлена задача сокращения продолжительности технологического процесса упрочняющей термической обработки заэвтектоидных углеродистых инструментальных сталей и обеспечения более высоких значений показателей твердости, притом что инструмент не становится более хрупким.

Решение поставленной задачи достигается тем, что углеродистые инструментальные стали У10-У13 подвергают закалке с температуры 760-780°C и последующему воздействию на них при комнатной температуре пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ.

Таким образом изобретение позволило получить технический результат, а именно: сократить в 2-4 раза продолжительность технологического процесса упрочняющей термической обработки заэвтектоидных углеродистых инструментальных сталей и обеспечить более высокие значения показателей твердости, притом что инструмент не становится более хрупким.

Заявляемое изобретение реализуется следующим образом.

Углеродистые инструментальные стали У10-У13 подвергают закалке с температуры 760-780°C на структуру, состоящую из мартенсита закалки и вторичного цементита, после чего при комнатной температуре подвергают в течение 10-15 минут воздействию пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ, оказывающего комплексное влияние на метастабильную структуру мартенсита и способствующего протеканию в ней процессов, аналогичных превращениям при низком отпуске, вызывая при этом более значительное, чем при низком отпуске, снижение остаточных напряжений.

Испытания, проведенные на образцах из углеродистой инструментальной стали У12, показали, что после описанной обработки их твердость до 2 единиц HRC превышает твердость после стандартного отпуска. При этом ударная вязкость после данной обработки не уступает ударной вязкости образцов после аналогичной закалки и стандартного отпуска, что может быть объяснено, прежде всего, более интенсивной, чем при отпускном нагреве, релаксацией остаточных закалочных напряжений в результате распространения в стали механических волн, генерируемых пульсациями газового потока.

Данный способ позволяет применять обработку пульсирующим газовым потоком к режущему, штамповому и другому инструменту из заэвтектоидных углеродистых инструментальных сталей, подвергаемых закалке на мартенситно-цементитную структуру.

Таким образом, изобретение позволило получить технический результат, а именно: сократить в 2-4 раза продолжительность технологического процесса упрочняющей термической обработки углеродистых инструментальных сталей и обеспечить более высокие значения показателей твердости, притом что инструмент не становится более хрупким.

Способ термической обработки углеродистых инструментальных сталей, включающий закалку с температуры 760-780°С, отличающийся тем, что после закалки углеродистые инструментальные стали подвергают воздействию при комнатной температуре пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ.

Изобретение относится к оборудованию для термообработки кольцеобразной заготовки. Приспособление для поддержки кольцеобразной заготовки для транспортирования и нагрева ее нагревательным устройством содержит центральный узел, вращающийся приводной механизм, расположенный в центральном узле, и опору для заготовки.

Способ восстановления физико-механических свойств внутрикорпусных устройств водо-водяного энергетического реактора ввэр-1000 // 2557386

Изобретение относится к восстановительной термической обработке узлов водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР) и направлено на повышение ресурса и обеспечение безопасной эксплуатации реакторов ВВЭР-1000.

Способ термообработки металлического полосового материала и полосовой материал, полученный таким образом // 2557032

Изобретение относится к способу термообработки металлического полосового материала для получения полосового материала, имеющего механические свойства, которые различаются по ширине полосы.

Способ поверхностного закалочного упрочнения режуще-деформирующим инструментом // 2556897

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам поверхностного упрочнения с получением закалочных структур. Для повышения износостойкости деталей машин из закаливаемых металлов, преимущественно из железоуглеродистых сплавов, и создания на поверхности детали полностью или частично закаленного поверхностного слоя с однородными свойствами по его толщине инструментом в виде резца, имеющим режущую и деформирующую кромки послойно подрезают поверхностный слой детали с сохранением его механической связи с деталью по своей узкой стороне, при этом пластически деформируют подрезанные слои рабочими поверхностями инструмента, после чего подрезанные слои укладывают на деталь деформирующей кромкой инструмента.

Способ определения термической совместимости различных конструкционных сталей в плакированном изделии энергетического оборудования // 2556801

Изобретение относится к способам установления возможности термического совмещения различных конструкционных сталей в плакированных изделиях и может найти применение на предприятиях энергетической отрасли, в проектных и научно-исследовательских организациях при проектировании и изготовлении энергетического оборудования.

Способ термообработки рабочей поверхности головки рельса // 2556257

Изобретение относится к способам термообработки рабочей поверхности головки рельса для упрочнения рабочих поверхностей путем поверхностной электроконтактной термообработки.

Способ упрочнения резьбы // 2554244

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологии упрочнения резьбовых преимущественно длинномерных изделий, и может быть использовано для упрочнения метрической резьбы в изделиях, работающих при повышенных нагрузках.

Способ подготовки калиброванного проката для изготовления метизных крепежных изделий // 2553321

Изобретение относится к области термомеханической обработки сортового горячекатаного калиброванного проката. Для достижения высоких прочностных и пластических характеристик по всему сечению и длине проката осуществляют отжиг калиброванного проката при 770-790°С в течение 3-4 часов, охлаждение с печью до 660-680°С, выдержку 3-4 часа, охлаждение с печью до температуры 140-150°С с выдержкой 1-2 часа, дальнейшее охлаждение на воздухе, первичное волочение со степенью обжатия 17-19%, нагрев в печи с контролируемой атмосферой, патентирование при 440-460°С, вторичное волочение со степенью обжатия 4-5%.

Способ упрочнения изделий из низкоуглеродистой стали // 2553107

Изобретение относится к области цементации стальных изделий и может быть использовано для поверхностного упрочнения деталей машин и механизмов из низкоуглеродистой стали.

Сепаратор отжига для производства текстурированной электротехнической стали с зеркальной поверхностью и высокими магнитными свойствами // 2552791

Изобретение относится к производству текстурированных листов из электротехнической стали, в частности к сепаратору отжига. Сепаратор отжига имеет следующий состав, мас.%: порошок Al2O3 - 77-98, порошок оксида щелочноземельного металла - 1-8, хлорид щелочного металла и/или хлорид щелочноземельного металла - 1-15.

Способ термической обработки магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт с содержанием кобальта 8 вес.% // 2557852

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт, используемых при производстве постоянных магнитов. Способ термической обработки магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт с содержанием кобальта 8 вес. % включает гомогенизацию, закалку, термомагнитную обработку с последующим многоступенчатым отпуском, при этом отпуск на последней ступени проводят при температуре 420°С. Повышаются значения магнитных гистерезисных свойств, в том числе коэрцитивной силы HcB и максимального энергетического произведения (ВН)макс. 1 табл.

Способ восстановления изделий из низкоуглеродистой перлитной стали после эксплуатации // 2559598

Изобретение относится к технологии термической обработки. Для повышения хладостойкости и снижения коробления изделия осуществляют его восстановительный отпуск при температуре 450±10°С с выдержкой от 3 до 7 часов с последующим охлаждением на воздухе, при этом нагрев изделия в диапазоне температур от 100 до 450°С ведут со скоростью до 50°С/час.2 пр., 2 ил.

Способ плазменной термической обработки поверхностного слоя изделий // 2560493

Изобретение относится к области упрочняющей термической обработки поверхностного слоя изделий. Способ плазменной термической обработки поверхностного слоя изделий включает нагрев рабочей поверхности изделия аргоновой плазменной дугой прямого действия на токе обратной полярности. Нагрев рабочей поверхности изделия осуществляют в камере, закрывающей плазменную дугу и зону обработки рабочей поверхности изделия от контакта с атмосферой, с обеспечением расширения зоны сканирования катодных пятен по поверхности изделия. Технический результат заключается в упрощении способа при обеспечении повышения качества обрабатываемого поверхностного слоя изделий. 1 пр., 3 ил.

Способ создания комбинированного металлокерамического диффузионного поверхностного слоя при производстве деталей и изделий, обладающих уникальными износными и эксплуатационными свойствами полученные методом термохимического синтеза // 2560800

Изобретение относится к области термической обработки стальных деталей. Для обеспечения стойкости, надежности деталей и получения заданных механических свойств осуществляют изотермическую закалку деталей в закалочной среде на водной основе, содержащей частицы размолотых фракций солей минералов с одновременным образованием на поверхности стальной детали керамического диффузионного слоя путем адиабатного изменения кристаллической решетки и структуры стали за счет реакции замещения атомов железа атомами магния и упомянутыми частицами минералов, обладающих способностью диффундировать в поверхностный слой стальной детали. Используемый раствор не агрессивен и не представляет опасности для человека и окружающей среды. 2 з.п. ф-лы.

Способ термообработки изделий из конструкционных сталей // 2561611

Изобретение относится к области обработки черных металлов, в частности к повышению механических свойств конструкционных сталей. Для повышения значений показателей ударной вязкости и пластичности без снижения показателей прочности изделие подвергают закалке и высокому отпуску, а затем осуществляют последующую обработку изделия путем воздействия на него в течение 35 мин пульсирующим газовым потоком со скоростью от 25 до 30 м/с, частотой колебаний от 600 до 1000 Гц и переменным звуковым давлением от 80 до 90 дБ. 1 ил.

Способ закалки стальных деталей // 2562598

Изобретение относится к области металлургии, в частности к вакуумной термической обработке деталей, и может найти применение в машиностроении общего назначения, приборостроении, самолетостроении и космической технике. Для улучшения качества обрабатываемых деталей при сохранении экологической чистоты процесса, повышения уровня эксплуатационных свойств наиболее нагруженных и дорогостоящих деталей космических аппаратов осуществляют нагрев деталей до температуры закалки 1020÷1060°C в однокамерной вакуумной электропечи, затем их выдерживают при рабочем вакууме 7,5×10-5÷3,75×10-5 мм рт.ст. и быстро охлаждают в печи при подаче чистого газообразного азота под давлением 1100÷6000 бар.

Способ упрочнения поверхности стальных изделий // 2563572

Изобретение относится к технологии упрочнения поверхности стали и может быть использовано при ремонте сельскохозяйственной техники. Способ упрочнения поверхности стальных изделий включает цементацию поверхностного слоя стального изделия с использованием плазмы дугового разряда обратной полярности между электродом из углеродсодержащего материала и упрочняемой поверхностью стального изделия с перемещением электрода вдоль упрочняемой поверхности. Цементацию поверхностного слоя ведут пульсирующей дугой, для чего электроду из углеродсодержащего материала сообщают колебательные движения с частотой колебаний 5-20 Гц, при этом на каждом колебании электрод из углеродсодержащего материала вводят в контакт с упрочняемой поверхностью с продолжительностью контакта 0,02-0,05 с. Предлагаемый способ упрочнения обеспечивает глубину упрочнения слоя 1-3 мм и твердость HRC 55-60. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ термической обработки изделий из комплексно-легированной стали // 2564196

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу обработки малоуглеродистой, комплексно-легированной стали, и может быть использовано для упрочнения труб нефтяного сортамента, например бурильных. Для повышения уровня прочностных свойств в диапазоне групп прочности Д, Е, Л, М, Р по отечественным нормативным документам и/или E, X, G, S по международному стандарту API Spec 5DP/ISO 11961, увеличения производительности процесса, исключения коробления и трещинообразования при охлаждении водой при изготовлении изделий, при термической обработке проводят нагрев под аустенитизацию до температуры Ас3-(Ас3+50)°C, охлаждение водой до температуры не более 280°C по длине трубы, включая высаженные концы, и нагрев под отпуск до температуры не более (Ас1-15)°C.1 табл.

Способ упрочнения поверхности режущего инструмента из твердых сплавов на основе карбида вольфрама с кобальтовой связкой // 2564645

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к способам радиационного упрочнения поверхностей изделий из твердых сплавов, в частности режущего инструмента из твердых сплавов на основе карбида вольфрама с кобальтовой связкой. Способ упрочнения поверхности режущего инструмента из твердых сплавов на основе карбида вольфрама с кобальтовой связкой включает воздействие на поверхность инструмента потоком электронов. Обеспечивают получение поверхностью инструмента заряда 0,1- 0,8 мK/см2, при этом на поверхность инструмента воздействуют потоком электронов с энергией электронов 0,5-1,5 МэВ в течение не менее 10 с. Повышается износостойкость инструмента и срок его службы. 2 табл.

Способ изготовления лезвий рабочих органов почвообрабатывающих машин // 2564767

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения и может быть использовано при подготовке к работе лемехов плугов, лапок культиватора и других рабочих органов почвообрабатывающих машин. Для повышения износостойкости рабочих органов почвообрабатывающих машин лезвия рабочих органов намагничивают катушкой постоянного тока намагничивающего аппарата при соотношении силы тока и количества витков таким образом, что произведение I·W=1000 A-витков. 3 ил.