Способ термической обработки заготовок Советский патент 1987 года по МПК C21D1/78 

Изобретение относится к термической обработке с:талей, а Фшнно к способам термической обработки заготовок из среднелегированных цементуемых сталей, полученных с установок непрерывной разливки, для улучшения обрабатываемости резанием.

Цель изобретения - улучшение обрабатываемости резанием заготовок за счет стабилизации структуры.

После горячей пластической деформации (ковки или штамповки) заготовки загружают на поддон и помещают в агрегат изотермического отжига. В печи аустенитизации агрегата осуществляется нагрев заготовок до температуры АС,+ (50-150) С и выдержка при этой температуре. Затем поддон с заготовками переталкивается в камеру подстуживания, где проводится охлаждение заготовок до температуры перлитного превращения, после чего поддон помещают в печь изотермической вьщержки и выдерживают при температуре максимальной скорости перлитного превращения (600-660 С) в зависимости от марки стали. Далее заготовки охлаждают на воздухе до комнатной температуры. После изотермического отжига заготовки подвергают отпуску в трех-.или четырехзонной печи. При это в первой и последней зонах печи устанавливается и поддерживается темпе - ратура, соответствующая Ар - (80 - 100) С. В средней зоне (зонах) печи температура соответствует Ari,- (Ю - 30) С. После прохождения заготовок через отпускную печь их охлаждают на воздухе.

После осуществления термической обработки по предлагаемому способу получается ферритно-перлитная структура и твердость стали в пределах 170-207 НЕ, что обеспечивает удовлетворительную обрабатываемость ем заготовок на автоматических линиях. Бейнит в структуре отсутствует 1 .

П р им ер. Термическую обработку заготовок (шестерня), изготовленных из стали 20ХГНМТА, полученной с установок непрерывной разливки, проводят в производственньк условиях с использованием промышленного агрегата изотермического отжига и отпускной печи. Температурно-временной режим термической обработки включает в себя аустенитизацию при 900-920 С в течение 144 мин, охлаждение в темин,

в камере подстуживания

изотермическую выдержку 620 с в течение 240

чение

до

в печи при bidU U в течение ZA-U мин,

охлаждение до комнатной температуры

иа воздухе, а также отпуск заготовок в 4-зонной печИд TeNmepaTypa в которой соответствует: 1-я зона 600 С, 2-я и 3-я зоны 680 С, 4-я зона 600 С. Время нахождения заготовок в каждой

зоне печи составляет 90 мин.

Режимы термической обработки заготовок, структура и свойства стали 20ХГНМТА с установок непрерывной разливки после различных способов термической обработки приведены в таблице (где П - перлит, Ф - феррит, Б - бей- ннт, Т - тростит, М - мартенсит).

Особенностью стали с установок непрерывной разливки от горячекатан- . ного металлопроката является неравномерность макроструктуры по сечению заготовки, выраженная в наличии плотного металла столбчатого строеьшя в подповерхностной зоне, переходящего в зону более крупных дендритов. Микроструктура стали.соответствует сор- битообразному перлиту с ферритом в виде мелких осей дендритов внутри зерен, а также характеризуется феррито- перлитной неоднородностью (полосчатостью) . Кроме того, по сечению заготовки имеется химическая микронеодно- родность, о чем сврщетельствует дендритное строение и большая полосчатость структуры. Хиьшческая микронеоднородность приводит к существенному различию свойств стали в микрообъемах (критические точки, устойчивость переохлажденного аустенита, критическая скорость закалки и т.д.).

С помощью дилатометра Formastor- F для стали 12ХН2 с установок непрерывной разливки начало превращения перлита в аустенит зафиксировано при 630 С, конец превращения - при 680 С, а для г орячекатанного металлопроката - соответственно при 670 и 680 С.

В процесс-е нагрева до температуры ,+ (50-150) С, выдержки, охлаждения

АГ

5

до температуры перлитного превращения, вьздер :ки и последующего охлаждения до ко шатной -температуры в заготовках, изготовленнь х из стали с установок непрерывной разливки, формируется структура включающая перлит, феррит и бейнит. Образование бейнита связано с химической микронеоднород- ностьш в стали. Дополнительный ступенчатый отпуск приводит к стабильному получению структуры феррит + перлит. При этом на этапе вьщержки при температуре А, - (10-30) С происходит распад бейнита на перлит сорби- тообразньй. Завершение о тпуска при температуре ниже Ар, на .80-100 С с последующим охлаждением заготовок на воздухе позволяет стабильно фикситвердость 187НВ и зафиксирована удовлетворительная обрабатываемость резанием на линии механической обработки. Поломок режущего инструмента и преждевременного его износа не наблюдалось.

Положительные результаты по обработке резанием получены и на других ровать структуру, состоящую из ферри-fo термически обработанных по предлагае- та и перлита.мому способу заготовках, изготовленОкончание операции отпуска при ных из сталей, полученных с установок температуре, превышающей Аг, - (80 - непрерьшной разливки. 100)° С, приводит к образованию бейнита в структуре. Это связано с хими- J5 Фор мула изобр етения ческой микронеоднородностью стали, а именно с наличием микрообъемов в стали с повышенным содержанием легирующих элементов, для которых крити20

ческая точка превращения перлита в аустенит на 40-50°С ниже, нежели для среднего состава стали. В таких микрообъемах стали в процессе отпуска заготовок идет превращение перлита в аустенит, и при последующем охлаж- 25 дении на воздухе из аустенита образуется бейнит, отрицательно влияющий на обрабатываемость резанием.

После такой обработки на заготовСпособ термической обработки заготовок, преимущественно среднелегиро- ванных цементуемых сталей по выходе их с установки непрерывной разливки, включающий нагрев до Acj + (50 - 150) С, выдержку, охлаждение до температуры перлитного превращения, выдержку, охлаждение и отпуск, отличающийся тем, что, с целью улучшения обрабатываемости резанием за счет стабилизации структуры, отпуск проводят ступенчато с последовательным понижением температуры в

ках, дет. 5320-2402110, шестерня, по-30 интервале от АГ, - (10-30)С до Ар,- лучена структура феррит + перлит, (80-100) С.

710-710-710-710

710-680-640-640 680-680-640-640 600-680-680-600 680-640-600-600 680-620-600-600 680-620-600-550 640-620-600-600

600-600-600-600

Длительность выдержки при каждой температуре соответствует 90 мин. Приведена микротвердость трооститно-мартенситной структуры.

твердость 187НВ и зафиксирована удовлетворительная обрабатываемость резанием на линии механической обработки. Поломок режущего инструмента и преждевременного его износа не наблюдалось.

ных из сталей, полученных с установок непрерьшной разливки. Фор мула изобр етения

Способ термической обработки заготовок, преимущественно среднелегиро- ванных цементуемых сталей по выходе их с установки непрерывной разливки, включающий нагрев до Acj + (50 - 150) С, выдержку, охлаждение до температуры перлитного превращения, выдержку, охлаждение и отпуск, отличающийся тем, что, с целью улучшения обрабатываемости резанием за счет стабилизации структуры, отпуск проводят ступенчато с последо

247 473 226 Поломка

инструмента

305 197 362 165

305 207362

241 192255 192262 198255 192292 207321

302 197353

155 Удовлетворительная63 63

114 Поломка инструмента

156

Изобретение касается термической обработки, а именно способов термической обработки заготовок из сред- нелегированных цементируемых сталей, полученных с установок непрерывной разливки. Цель изобретения - улучшение обрабатываемости резанием за счет стабилизации структуры. Шестерню, изготовленную из стали, полученной с установок непрерывной разливки, подвергали нагреву до-900-920 С в течение 144 мин, охлаждению в течение 5 мин до 680°С, изотермической выдержке в печи при 620 С в течение 240 мин, охлаждению до комнатной температуры яа воздухе, ступенчатому отпуску в Q 4-зонной печи в интервале А, - (10- 30)°С до Ар - (80-100)°С. 1 табл. S (Л 00 ел 05