Способ поверхностной термообработки изделий из нержавеющих хромистых сталей


C21D1/42 - 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 2691022:

Общество с ограниченной ответственностью "Производственное коммерческое объединение "Термическая обработка металлов" (RU)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к поверхностной непрерывно последовательной скоростной закалке зубчатых колес, валов и валков, шкивов, кулачков, захватов и др. из хромистых нержавеющих сталей. Для получения поверхностного слоя твердостью до 55 на глубине 2,5 мм изделие сначала подвергают улучшению, а затем ведут скоростной нагрев токами высокой частоты до Ac3+(100-280)°C со скоростью нагрева 350-550 град/с и охлаждают со скоростью 550-600 град/с непрерывно-последовательным способом. 1 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам поверхностной непрерывно последовательной скоростной закалке ТВЧ хромистых нержавеющих сталей.

Известен способ упрочнения поверхностного слоя изделий из нержавеющих хромистых сталей методом плазменной закалки (Е.Н. Сафонов, Плазменная закалка деталей машин, Монография, «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Нижнетагильский технологический институт (филиал), Нижний Тагил, 2014, с. 87-88).

Недостатками указанного способа являются недостаточная глубина закаленного слоя (не более 1,05 мм), а также неоднородность микро и макроструктуры закаленного слоя, связанная с трудностью равномерного распределения плотности теплового потока по площади зоны обработки.

Наиболее близким по технической сущности предлагаемому является способ термообработки нержавеющих хромистых сталей, включающий улучшение, скоростной нагрев ТВЧ, низкотемпературный отжиг (Патент СССР №1782243, Способ термической обработки изделий, МКИ C21D 1/42, от 15.12.92). В способе сталь 20X13 подвергали скоростному объемному нагреву ТВЧ до температуры Ас3+(370-450)°C. Перед скоростным нагревом заготовки из указанной стали подвергали улучшению. Скорость нагрева составляла 200-50°C/с. Для указанной марки стали температура нагрева составляла от 1000 до 1450°C. После нагрева заготовки охлаждали в масле, после чего проводили низкотемпературный отпуск при температурах 200-250°C. Во время термообработки заготовки полностью помещали в индуктор. В результате этого все сечение заготовки приобретает однородную структуру и имеет повышенную твердость по всему сечению. Это снижает механические свойства деталей. На практике для эксплуатации таких нагруженных деталей как валы, прокатные валки, зубчатые колеса, кулачки и т.д. требуется износостойкий поверхностный слой и незатронутая закалкой сердцевина детали. Данный способ не обеспечивает необходимого упрочнения поверхностного слоя детали. Таким образом, недостатком указанного способа являются ограниченные технологические возможности, а именно недостаточная толщина упрочненного поверхностного слоя, его малая твердость, закалка сердцевины изделий, а также ограниченные размеры по длине заготовок, связанные с полным размещением заготовок внутри индуктора.

Технической проблемой при термообработке изделий из нержавеющих хромистых сталей является трудность получения упрочненного твердого слоя до 55HRC и глубиной 2,5 мм с однородными механическими свойствами этого слоя без проработки изделия по всему сечению.

Техническим результатом предлагаемого решения расширение технологических возможностей, а именно упрочнение поверхностного слоя изделий без закалки их сердцевины.

Технический эффект в предлагаемом решении достигается тем, что в способе термообработки изделий из нержавеющих хромистых сталей, в котором изделия подвергают улучшению, а затем ведут скоростной нагрев ТВЧ выше температуры Ac3 и охлаждение, согласно предлагаемому решению, изделия нагревают до Ac3+(100-280)°C со скоростью нагрева 350-550 град/с и охлаждают со скоростью 550-600 град/с непрерывно-последовательным способом.

Скоростной нагрев ТВЧ и охлаждение непрерывно-последовательным способом с заявляемыми режимами позволяет упрочнить поверхностный слой изделий с однородной структурой и с равномерными механическими свойствами без закалки сердцевины изделий.

При поверхностном непрерывно-последовательном скоростном нагреве ТВЧ со скоростью 350-550 град/с без выдержки до заявленных температур и последующем скоростном охлаждении изделий со скоростью 550-600 град/с исключается полное растворение карбидов и гомогенизация аустенита. При этом обеспечивается достаточное растворение в аустените углерода и хрома и необходимое упрочнение мартенсита. В результате сохраняется мелкозернистая структура, образуется гетерогенная дисперсная смесь мартенсита, карбидов и метастабильного аустенита (17-24%), равномерно распределенных в структуре. Присутствие метастабильного аустенита в комплексе с другими структурными фактами повышает механические свойства изделия при деформации на изгиб, а в процессе эксплуатации при деформациях метастабильный аустенит превращается в мартенсит, что ведет к дополнительному упрочнению поверхностного слоя изделия, нейтрализации микронапряжений, повышению пластичности и, как следствие, износостойкости сталей. Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить упрочненный поверхностный слой требуемой твердости и глубины.

Скоростной нагрев до температуры большей Ac3+(100-280)°C вызывает полное растворение карбидов в аустените, быстрый рост аустенитного зерна и поверхностное оплавление, что снижает эксплуатационные свойства изделий, а нагрев до температуры меньшей Ac3+(100-280)°C недостаточен для получения необходимой твердости.

Нагрев со скоростью меньшей 350 град/с приводит к полному растворению карбидов и не обеспечит получение нужной твердости, а нагрев более 550 град/с приводит к образованию поверхностных напряжений. При этом скорость нагрева резко уменьшают при достижении температуры 768°C, т.е. при переходе стали из ферромагнитного в парамагнитное состояние.

Охлаждение со скоростью менее 550 град/с не позволит получить нужных свойств изделия, а охлаждение со скоростью более 600 град/с приведет к получению избыточных поверхностных напряжений.

Способ термообработки изделий из нержавеющих сталей осуществляют следующим образом.

Заготовки деталей из нержавеющих хромистых сталей предварительно подвергают улучшению. Затем проводят скоростной непрерывно-последовательный нагрев заготовок ТВЧ на закалочном комплексе индукционного нагрева до заданных температур с заявляемыми скоростями нагрева. Охлаждение ведут в том же самом комплексе подачей охлаждающей смеси в спреер. Охлаждают заготовки изделий со скоростями 550-600 град/с. Глубину закаленного слоя контролируют с помощью установок с ЧПУ управлением.

Предлагаемый способ опробован в производстве ООО «ПКО «ТОМ». Согласно предлагаемому способу были подвергнуты поверхностной закалке заготовки из сталей 20X13, 30X13, 40X13 размерами: диаметр 76 мм, длина заготовки 300 мм. Скоростной непрерывно-последовательный нагрев вели на закалочном комплексе индукционного нагрева с микропроцессорным программируемым модулем, позволяющей обработку деталей до 6000 мм, с диаметром/шириной закаливаемой детали до 1800 мм. Данные испытаний сведены в таблицу.

Режим №1: нагрев больше Ac3+(300-470 град/с).скорость нагрева больше 600 град/сек.

Режим №2: нагрев больше Ас3+(100-280 град/с), скорость нагрева (350-550)град/сек. Режим №3: нагрев больше Ас3+(50-100 град/с), скорость нагрева менее 350 град/сек.

Исследования показали, что при термообработке указанных марок сталей с заявляемыми режимами происходит упрочнение поверхностного слоя без закалки сердцевины изделий.

Предлагаемый способ найдет применение на машиностроительных предприятиях для термообработки ТВЧ зубчатых колес, валов и валков, термообработке многоручьевых шкивов, закалке плоских деталей: плит, кулачков, захватов и др.

Способ термообработки изделий из нержавеющих хромистых сталей, включающий улучшение и непрерывно-последовательную индукционную закалку путем нагрева токами высокой частоты и охлаждения, отличающийся тем, что индукционную закалку осуществляют путем нагрева поверхностного слоя до температуры Ас3+(100-280)°С со скоростью нагрева 350-550 град/с и охлаждения 550-600 град/с.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения механической прочности 1180 - 1320 МПа, коэффициента раздачи отверстия Ac% более 20%, и угла изгиба большим или равным 40° получают холоднокатаный и отожжённый стальной лист толщиной 0,7-2 мм, химический состав которого содержит, мас.%: 0,09 ≤ C ≤ 0,11, 2,6 ≤ Mn ≤ 2,8, 0,20 ≤ Si ≤ 0,55, 0 25 ≤ Cr < 0,5, 0,025 ≤ Ti ≤ 0,040, 0,0015 ≤ B ≤ 0,0025, 0,005 ≤ Al ≤ 0,18, 0,08 ≤ Mo ≤ 0,15, 0,020 ≤ Nb ≤ 0,040, 0,002 ≤ N ≤ 0,007, 0,0005 ≤ S ≤ 0,005, 0,001 ≤ P ≤ 0,020, Ca ≤ 0,003, остальное железо и неизбежные примеси, при этом лист имеет микроструктуру, включающую мартенсит и/или нижний бейнит, и указанный мартенсит включает свежий мартенсит и/или автоотпущенный мартенсит, сумма доли поверхности мартенсита и нижнего бейнита составляет 40-70%, 15-45% доля поверхности низкоуглеродистого бейнита, от 5% до менее 20% - доля поверхности феррита, доля нерекристаллизованного феррита по отношению к общей доле феррита составляет менее 15% и менее 5% доля поверхности остаточного аустенита в форме островков, доля бывших аустенитных зёрен с размером менее по меньшей мере одного микрометра составляет 40-60% от общей численности указанных бывших аустенитных зёрен.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханической обработке жаропрочной хромистой стали мартенситного класса, применяемой для изготовления элементов котлов и паропроводов, а также паровых турбин энергетических установок с рабочей температурой пара до 650°С.

Настоящее изобретение относится к стальному листу, имеющему предел прочности более 1100 МПа, предел текучести более 700 МПа, однородное удлинение UE по меньшей мере 8,0% и общее удлинение ТЕ по меньшей мере 10,0%, при этом лист выполнен из стали, имеющей химический состав, содержащий в массовых процентах: 0,1% ≤ C ≤ 0,25%, 4,5% ≤ Mn ≤ 10%, 1 ≤ Si ≤ 3%, 0,03 ≤ Al ≤ 2,5%, остальное Fe и неизбежные примеси, при этом химический состав таков, что CMnIndex = Cx(1 + Mn/3,5) ≤ 0,6, при этом стальной лист имеет структуру, содержащую по меньшей мере 20% остаточного аустенита и по меньшей мере 65% мартенсита, а сумма содержания феррита и бейнита составляет менее 10%.

Изобретение относится к способу изготовления листовой стали, полученной из стали, имеющей химический состав, содержащий в массовых процентах: 0,1≤С≤0,4, 4,5≤Mn≤5,5, 1≤Si≤3, 0,2≤Mo≤0,5, остальное представляет собой Fe и неизбежные примеси, а также к листовой стали.

Изобретение относится к металлургии, в частности, к износостойким высокомарганцовистым сталям для трубопроводов. Композицию, содержащую от примерно 5 до примерно 40 мас.% марганца, от примерно 0,01 до примерно 3,0 мас.% углерода и остальное составляет железо, нагревают по меньшей мере до 1050°С, после чего охлаждают и деформируют при температуре от 700 до 1050°С, и проводят закалку или ускоренное охлаждение, или воздушное охлаждение композиции.

Изобретение относится к способу получения композиции на основе железа для топливного элемента, топливному элементу, энергетической установке, ядерной энергетической установке и ядерному реактору, у которых по меньшей мере часть топливной сборки включает топливный элемент.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения одинаковых механических свойств и размера зерна в ленте переменной толщины по ее длине способ включает следующие последовательно проводимые этапы: подготовка исходной ленты одинаковой толщины, холодная равномерная прокатка исходной ленты по ее длине для получения промежуточной ленты одинаковой толщины в направлении прокатки, холодная гибкая прокатка промежуточной ленты по ее длине для получения ленты переменной толщины, содержащей по своей длине первые участки первой толщины (e+s) и вторые участки второй толщины (е), которая меньше первой толщины (e+s), отжиг ленты при ее протяжке.

Изобретение относится к области термической обработки и может быть использовано при термической обработке литых деталей из высокомарганцовистых сталей, работающих в условиях интенсивного абразивного и ударного воздействия.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству бесшовного трубного изделия, и может быть использовано в нефтяных и газовых скважинах. Бесшовное трубное изделие нефтегазопромыслового сортамента в виде трубки или трубы из высокопрочной нержавеющей стали имеет состав, мас.%: С 0,05 или менее, Si 0,5 или менее, Mn от 0,15 до 1,0, P 0,030 или менее, S 0,005 или менее, Сr от 15,5 до 17,5, Ni от 3,0 до 6,0, Мо от 1,5 до 5,0, Cu 4,0 или менее, W от 0,1 до 2,5, N 0,15 или менее, и остальное состоит из Fe и случайных примесей.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке металлов давлением, а именно к технологии получения заготовок из стали аустенитного класса, обладающей эффектом TWIP (Twinning Induced Plactisity – пластичности, наведенной двойникованием).

Изобретение относится к области металлургии. Для получения равномерной закалки и исключения деформации, вызванной различными скоростями охлаждения, способ газовой закалки стальных заготовок включает первый этап охлаждения в интервале температур (t1-t2), на котором заготовку подвергают быстрому охлаждению посредством принудительной циркуляции охлаждающего газа, второй этап (t2-t3), на котором циркуляцию охлаждающего газа прекращают и давление внутри печи снижают для обеспечения теплоизоляции, и третий этап (начиная с температуры t3), на котором заготовку охлаждают посредством принудительной циркуляции охлаждающего газа, при этом давление повышают.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано, в частности, при закалке режущего инструмента из низкоуглеродистых борсодержащих сталей.

Изобретение относится к металлургии. Стальной лист следующего химического состава, мас.
Изобретение относится к области обработки сортового горячекатаного проката и может быть использовано при изготовлении из него высокопрочных длинномерных крепежных изделий.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения требуемых механических свойств проволоки за счет создания однородной структуры осуществляют отжиг проволоки, при непрерывном процессе производства, после волочения, при этом нагрев проволоки проводят пучком лазерных лучей мощностью 0,1-1 кВт/см2 продолжительностью от 1 до 20 с до температуры 550-750°С, затем наматывают проволоку на катушку и охлаждают.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения трещиностойкости толстолистового проката, который может быть использован при производстве магистральных газо- и нефтепроводов и в судостроении на листовом прокате создают упрочненные и неупрочненные полосы, ограниченные линиями в соответствии с уравнением: где а - параметр, составляющий (0,2-0,3) от длины листа, м; b - ширина листа, м; k=1, 2, 3, …, N; N=b/c=(6-7); с - ширина упрочненных и неупрочненных полос, м.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке лазером при изготовлении и ремонте различных машин и механизмов. Способ упрочнения режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов методом непрерывного лазерного воздействия, включающий лазерную обработку с использованием лазера непрерывного воздействия при плотности мощности лазерного излучения 2⋅106 Вт/м2, скорости распространения лазерного луча в пределах 2⋅10-2±1⋅10-2 м/с, при этом диаметр луча выбирают от 1,5⋅10-3 до 2,5⋅10-3 м, а расстояние от режущей кромки до места облучения от 1 до 1,5 мм, причем перед непрерывным лазерным воздействием производят карбонитрацию в ванне карбонитрации при температуре от 540°С до 580°С в расплаве солей на основе 20% цианата калия KCNO и калия углекислого CK2O3 - 80% поташа К2СО3 с выдержкой в течение 30 мин.

Изобретение относится к обработке и отделке полосового проката, в частности ленты, предназначенной для упаковки рулонного металла и листов в пачках. Для обеспечения в упаковочной ленте требуемого уровня физико-механических свойств в широком диапазоне толщин от 0,45 до 1,30 мм в условиях высокопроизводительного агрегата обработке подвергают холоднокатаную ленту с содержанием 0,28-0,50 мас.% углерода, при этом ленту нагревают со скоростью 4,5-8,0°С/с до температуры 930-950°С, выдерживают в расплаве свинца в течение 20-50 с при температуре 460-500°С, окрашивают поверхность и сушат, а затем осуществляют покрытие ленты воском в водно-восковой эмульсии, содержащей 20% парафина, с последующим охлаждением воздухом, имеющим температуру 60-70°С.

Изобретение относится к способу получения высокопрочного стального листа с покрытием, имеющего предел текучести YS по меньшей мере 800 МПа, предел прочности на разрыв TS по меньшей мере 1180 МПа, общее удлинение по меньшей мере 14% и коэффициент раздачи отверстия HER по меньшей мере 30%.

Настоящее изобретение относится к способу получения высокопрочного стального листа с покрытием, имеющего предел текучести YS по меньшей мере 800 МПа, предел прочности TS по меньшей мере 1180 МПа, полное удлинение по меньшей мере 14% и коэффициент раздачи отверстия HER по меньшей мере 30%, а также к высокопрочному стальном листу с покрытием, полученному предлагаемым способом.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2018-03-28 2019-06-10T18:51:50
Наверх