Способ закалки стальных изделий

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

«ii 685702

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 170478 (2I) 2604548/22-02 (51)м. КЛ.2 с npwñîåäèíåíìåì заявки HP

С 21 D 1/56

Государствеииый комитет

СССР ио аелам изобРетеиий и отквытий (23) Приоритет— (53) УДК 621,785. ,616 (088.8) Опубликовано 1509.79. Бюллетень Ио 34

Дата опубликования описания 1809,79 (72) Авторы

И3ОбрВТЮНИЯ В.Н. Гриднев, Ю.A. Гарасим, С.П. Ошкадеров и А.И. Смирнов (71) Заявитель Институт металлофиэики АН Украинской CCP (54) СПОСОБ ЗАКАЛКИ СТАЛЬННХ ДЕТАЛЕЙ

20

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для тертатческого упрочнения тонкостенных изделий из среднеуглеродистых (0,2-0,5% С) легированных конструкционных сталей.

В практике термической обработки широко известны различные способы закалки, обеспечивающие снижение уровня эакалочных напряжений в обрабатнваемюс изделиях и уменьшение нх коробления (иэотермическая закалка как в температурной области промежуточного, так и мартенситного превращения) (11.

Данные способы, успешно используемые для обработки изделий достаточно больших сечений (больше глубины прокаливаемости сталей), не могут быть применимы для термоупрочиения тонкостенных изделий из сталей с высокой прокаливаемостью, термообрабатываемых в сечениях меньше глубины прокаливаемости, например из сталей мартенситного нли бейннт-. ного классов.

Известен также способ закалки (2) заключающийся s том, что сталь иэ аустенитного состояния охлаждают немного ниже температуры начала мартенситного превращения для получения 25-30Ъ мартенсита с последующим переносом изделий в ванну для осуществления полного или почти полного иэотермического распада выше температуры мартенситного превращения

М„(иэотермическая закалка ) .

Однако указанный способ имеет ряд существенных недостатков, в частности он не применим к большинству конструкционных легированных сталей, так как ограничен сталями с небольшим временем устойчивости переохлажденного аустеннта. Известно, что для конструкционных сталей время выдержки при иэотермической закалке в интервале температур прсмежуточного превращения может составить несколь" ко часов, что снижает производительность способа. Кроме того, известный способ предназначен для термообработки изделий, обрабатываемых в сечениях значительно больше глубины прокалнваемости стали. Однако формально он может быть применен и для термообработки тонкостенных изделий, при этом структура стали после закалки состоит иэ смеси продуктов ннэкотемпературного отпуска мартенсита и продуктов промежуточ685702

55 ного распада аустенита (бейнита) .

Такое структурное состояние для большинства конструкционных сталей является нежелательным вследствие повышенной склонности к необратимой отпускной хрупкости.

Целью изобретения является улучшение пластических свойств, уменьшение закалочных напряжений и устранение коробления при закалке тонкостенных изделий.

Цель достигается тем, что охлаждение нагретого до аустенитного состояния иэделия осуществляют со скоростью выше критической до температуры ниже точки начала мартенситного превращения Мя на 30-50 С для .получения во всем объеме переохлажденного изделия заданного количества мартенсита (20-70%) в аустените, с последующим скоростным нагревом всего объема изделия со скоростями (V 20-300 град/с), предотвращающими распад переохлажденного аустенита в температурной области выше точки М, до 500-700 С для отпуска образовавшегося на первом этапе обработки мартенсита и последующего непрерывного охлаждения всего изделия для закалки на мартенсит не распавшегося на предыдущих этапах обработки аустенита.

Укаэанные условия нагрева (Vö — 20-300 град/с; Т = 500-700 С), включая и граничные значения, на втором этапе обработки исключают возможность распада непревращенного аустенита и одновременно с этим приводят к полному отпуску мартенсита непосредственно в процессе скоростного нагрева, в связи с чем необходимость в выдержке при отпуске отсутствует.

Выбор степени переохлаждения ниже N„ íà 30-50 С обусловлен необходимостью образования в объеме переохлажденного иэделия такого количества мартенситной фазы (20-70%), которое при проведении скоростного нагрева на последующем этапе обработки не вызывает значительного снижения прочностных свойств и не способствует стабилизации непренращенного аустенита.

Структура стали после завершения термической обработки представляет собой.мартенситную матрицу, гетерогениэированную продуктами высокотемпературного отпуска мартенсита.

Принципиальное отличие предлагаемого способа от известного заключается в следующем:

1. Охлаждают весь объем нагретого до аустенитного состояния изделия ниже точки М < для получени я з аданного количества мартенсита в аустените, распределенного по всему объему, а не только в поверхностных слоях по известному способу;

2. Нагрев иэделия с аустенитномартенситной структурой на втором этапе обработки, с целью получения стабильных продуктов отпуска мартенсита, осуществляют до 500-700 С, а не до температур изотермической за-калки по известному способу (ниже

400 С);

3. .Завершающей операцией обработки является непрерывное охлаждение изделия для закалки на мартенсит сохранившегося. после двух этапов обработки аустенита, а не изотермическая выдержка в известном способе, вследствие чего в предлагаемом способе исчезает необходимость в длительных выдержках, равных инкубационному распаду переохлаждеиного аустенита;

4. В стали, обрабатываемой по предлагаемому способу, формируются такие структурные состояния, которые нельзя получить пр известному способу, при этом структура обработанной по описываемому способу стали состоит из смеси мартенсита и продуктов его отпуска, а после обработки по известному способу структура стали представляет собой смесь низкоотпущенного мартенсита и продуктов изотермического распада, аустенита.

Пример . Способ закалки был опробован при термообработке стальной полосы из стали 37Х2НГСМ по схеме: нагрев до 950 С; охлаждение сжатым воздухом до 250 С для получения

30% мартенсита; скоростной нагрев (Чя = 200 град/с}до 600 С и окончательное охлаждение до комнатной температуры. После закалки проводят отпуск:. О, 5 ч при- 250 С. Для получения сравнительных данных осуществляют термообработку этой стали по известному способу: нагрев до 950 С; охлаждение в масле для получения

30% мартенсита перенос в ванну с температурой 340 С; выдержка при этой температуре в течение 3 5 ч и окончательное охлаждение на воздухе.

Результаты механических испытаний термообработанных сталей приведены в таблице.

685702 редний ровень акалочВид

ых наряжений, г/мм167 25 1,9 Изотерми- 25 ческая закалка

4 ч

По известному способу

178 35 2,7

199

Эакалка

3 мин; отпуск

0 5 ч

По предлагаемому способу

Формула изобретения

Составитель Г. Шевченко

Редактор Н . Корченко Техред М.Келемеш Корректор M . .Вигула

Тираж 653 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Эакаэ 5413/30

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, пластичность стали, обработанной по предлагаемому способу, почти на 30% выше пластичности стали, обработанной по известному способу, при сопоставимом уровне прочности.

Способ закалки стальных деталей, преимущественно тонкостенных, включающий нагрев до температуры закалки, охлаждение до температуры ниже

МН, нагрев до температуры выше М и окончательное охлаждение, о т л и

20 чающий с я тем, что, с целью повышения пластичности и уменьшения эакалочных напряжений, охлаждение производят до температуры на 30-50 С ниже М„, а последующий нагрев осу25 ществляют со скоростью 20-300 град/с до 500-700 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Лахтин Ю,М. Иеталловедение и

Зр термическая обработка металлов. М., Иеталлургиэдат, 1976, с. 241243.

2. Авторское свидетельство НРБ

Р 13818, кл. С 21 D 1/78, 1971 (проЗ5 тотип) °