Способ термомеханической обработки стали Советский патент 1985 года по МПК C21D6/04 C21D6/00 C21D7/12 C21D8/00 C21D9/22 

Изобретение относится к упрочняющей обработке стали и может быть использовано в металлургической, инструментальной и машиностроительной промьшшенности.

Цель изобретения - повышение прочностных свойств и износостойкости высоколегированной стали путем улучшения структуры.

На чертеже приведен график зависимост от величины внешней нагрузки количества мартенсита, образуюцегося при приложении внешней нагрузки к образцу из стали марки Х18Н10Т и дальнейшем охлаждении .со скоростью 0,25 град/с от 400 до 80 К.

Пример 1, Пластины холодных .штампов (штампов, предназначенных для работы при комнатной температуре) после упрочняющей химико-термической обработки обдувают струей охлажденного газообразного азота, в которую с помощью специального устройства подают стальную дробь. .По мере охлаждения поверхности пластин давление струи азота увеличивается, что приводит к соответственному увеличению силы ударов стальной дроби о поверхность.

Пример 2. Плоскую поверхность массивной детали, подвергнувшейся цементации, обдувают струей охлажденного газообразного азота, в которую с помощью специального устройства подают стальную дробь. По мере охлаждения поверхности стали давление струи азота усиливается, что приводит к соответствующему увеличению силы ударов стальных шариков о поверхность.

Пример 3. Детали цилиндричекой формы охлаждают парами жидкого азота. В процессе охлаждения к ним с помощью деформационного устройства прикладьюают растягивающие или скручивающие напряжения, величина которых возрастает по мере понижения температуры обрабатываемого изделия.

Полученные результаты сравнивают с исходным состоянием материала и с состоянием после обработки по известному способу после охлаждения с наложением ультразвука. Оценивают активационный объем V,характеризующий количество остаточного аустенита предел текучести и износостойкость материала. Так, например, для образцов из стали Х18Н10Т в исходном состоянии значения V при Т 300 К равны 1,8 10 см, для образцов, обработанных известным способом,

f

они составляют ,1 -Ю см и для образцов, обработанных по предлагаемому способу v-0, см. Соответственно, предел текучести обрабатываемых образцов при Т 300 К возрастает от « 22 кг/мм в исходном состоянии до 30-35 кг/мм после обработки известным способом и до 70 80 кг/мм после обработки предлагаемым способом.

В образцах из стали 18ХГТ, подвергшихся цементации, значение активационного объема V изменяется от 51 СП см в исходном состоянии до после охлаждения с наложением ультразвука и до 0,710 смЗ .после обработки предлагаемым способом.

Следует отметить то, что в ряде сталей даже незначительное уменьшение остаточного аустенита в поверхностном слое цементированных или азотированных изделий, приводит к существенному увеличению их износостойкости. Так, например, уменьшение остаточного аустенита в поверхностном слое цементованной стали 1X13 от 15 до 8% за счет их дополнительной обработки предлагаемым способом приводит к увеличению образивной износостойкости этих образцов на (40%. Очевидно это является следствие определенных особенностей низкотемпературного превращения аустенита в мартенсит под действием возрастающих эффективных напряжений.

Экспериментальные исследования показывают, что приложение внешнего напряжения меньше 0,8 предела текучести значительно снижает количество мартенсита в структуре вследствие недостаточного уменьшения энергии активации зародьш1еобразования мартенситной фазы. Превьшгение внешним напряжением величины 0,9 предела текучести также приводит к уменьшению количества образующегося мартенсита, так как начинакицаяся пластическая деформация ингибирует -t 9( переход. Это отражено графиком на чертеже.

Таким образом, обработка изделий из высоколегированных сталей с мар311715394

тенситным превращением в область но повысить прочностные свойства и отрицательных температур по предда- износостойкость стали по сравнению гаемому способу позволяет значитель- с известными способами.

СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ, преимущественно высоколегированной с мартенситным превращением в области отрицательных температур, включающий обработку холодом с одновременным приложением нагрузки и qTorpeB на воздухе, о тличающийся тем, что, с целью повышения прочностных свойств и износостойкости путем улучшения структуры, приложенную нагрузку увеличивают пропорционально увеличению предела текучести охлаждаемой стали так, чтобы возникающие от действия С S нагрузки напряжения в стали находились в пределах 0,8-0,9 предела текучести стали при температуре обработки. сл со со о 200 бо,2 УОО 400 5, Af/7 100