Способ охлаждения заготовок Советский патент 1990 года по МПК C21D1/56 

Изобретение относится к металлургическому и литейному производствам, в частности к способам охлаждения . слитков и отливок от температур аус- тенитизации.

Цель изобретения - повышение качества заготовок за счет предотвращения насыщения об-фазы водородом сверх предела.

Магнитометрическим методом для исследуемой стали строят термокинетическую диаграмму распада переохлажденного аустенита.

По этой диаграмме определяют скорость охлаждения заготовки, которая соответствовала бы количеству распавшегося аустенита к моменту начала мартенситного превращения, равному

S(1-H0/4)/(1-K)

(1)

СЛ ч1

& СП

1 1

Формулу (1) получают следующим образом. За время охлаждения образца диаметром более 100 мм на воздухе водород практически не успевает удалиться из внутренних объемов стали, 1 и происходит лишь его перераспределение между о и -у-фазами, скопление в микропорах и межфаэных поверхностях. В этом случае исходное содержание диффузионно-подвижного водорода Нв при температуре аустенитизации в еди

ничном объеме металла должно сохраниться без изменения и в процессе у- превращения, т.е.

(1-V Cr 2

гдеS / - сечение ,

() - сечение -v-фазы,

СГ

концентрации водорода

соответственно в d и г-фазах.

Отсюда находят концентрацию водорода в т-фазе

н

1-S/1-K)

«

(3)

Из формулы (3) видно, что чем ниже температура диффузионного v - о превращения и чем меньше остается количества переохлажденного аустени- та, тем больше в нем концентрация водорода.

Если задаться максимально допустимой концентрацией водорода в -у-фазе, т.е. пределом растворимости, который при температуре ниже 400ЬС составляет 4 см3/100 г, то из формулы (3) получают выражение (1).

Поскольку при температурах ниже 400°С в крупных заготовках успевает установиться параболическое распределение температур от центра к поверхности, то скорость охлаждения во всех точках заготовки практически одинаковая (это следует из уравнения теплопроводности) . Это означает, что, обеспечив заданную скорость охлаждения на поверхности заготовки, получают такую лее скорость охлаждения и в центре заготовки.

Пример. Исследуют пять заготовок из стали 34ХНЗМ при 900°С, содержащих 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0 и 5,0 см3/100 г диффузионно-подвижного водорода. Определяют -безопасные ско-. рости охлаждения заготовок до начала мартенситного превргпцения, при кото- рых нераспавшийся аустенит был бы способен без пересыщения растворить Е себе часть (в соответствии с коэффициентом распределения) исходного содержания водорода о Для этого используют формулу (1), где коэффициент распределения К при температуре Т Mf 250°С равен 0,35. Такой расчет дает , Максимально допустимое количество о -фазы.Воспользовавшись термокинети0

5

0

5

0

5

40

45

50

55

ческой диаграммой-у- о( превращения,определяют соответств ующую скорость ох- лаждения V.

Результаты расчетов приведены в таблице.

В заготовках 2-5 указывается минимальная скорость охлаждения, чтобы предотвратить пересыщение водородом последних порций аустенита (при температуре Тмн). Охлаждение с большими скоростями нерационально, так как возрастут внутренние напряжения. При температурах ниже начала мартенситного превращения водород переходит в а/ -фазу без локального перераспределения между д( и -r-фаэами, вследствие весьма малой его подвижности в мартенсите. Заготовки 2-5 можно охлаждать с указанными ско ростями без последующей противофлокенной обработки.

Заготовку 1 можно охлаждать как угодно медленно, не опасаясь, что последние порции аустенита пересыщены водородом.

Отрицательное значение S в заготовке 6 указывает на то, что, даже предотвратив диффузионное У - о( превращение (например, путем закалки) , не удастся избежать пересыщения -фазы водородом при охлаждении до температуры Т мн.

Использование предлагаемого способа охлаждения заготовок обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества: для каждой конкретной марки стали назначить минимально возможную скорость охлаждения слитков и отливок, если известны исходное содержание диффузионно-подвижного водорода и термокинетическая диаграмма J1 о превращения для данной марки стали; снизить уровень внутренних напряжений и уменьшить вероятность возникновения трещин в заготовках $ исключить повторный нагрев заготовок с целью удаления диффузионно-подвижного водорода, если начальное его содержание не превышает 4,0 смэ/ЮО г.

Форму л а изобретения

Способ охлаждения заготовок, преимущественно из стали перлитного и бейнитного классов, включающий охлаждение от температуры аустенитизации с регулируемой скоростью, определяв51576577

мой по количеству распавшегося аусте- нита, отличающийся тем,

что, с целью повышения качества эаго- товок за счет предотвращения насыщения (Л-фазы водородом сверх предела растворимости в бейнитной области, скорость охлаждения определяют при количестве распавшегося аустенита к началу мартенситного превращения, сое- JQ тавляющем

1-Н0/4

П-кГ.

относительное (в единичном объеме) количество о -фазы; начальное содержание диффузионно подвижного водорода;

коэффициент распределения водорода между of- и т -фазами при температуре начала мартенситного превращения

Изобретение относится к металлургическому и литейному производствам, в частности к способам охлаждения слитков и отливок от температур аустенизации. Цель изобретения - повышение качества заготовок за счет предотвращения насыщения γ-фазы водородом сверх предела растворимости в бейнитной области. Скорость охлаждения определяют количеством диффузионно-распавшегося аустенита, которое к началу мартенситного превращения составляет S @ =(1-H O/4)/(1-K), где S @ - относительное количество α-фазы

H O - начальное содержание диффузионно-подвижного водорода

K - коэффициент распределения водорода между α- и γ-фазами при температуре начала мартенситного превращения. Способ позволяет снизить уровень остаточных напряжений в заготовках. 1 табл.