Способ отжига заготовок из углеродистых сталей Советский патент 1990 года по МПК C21D1/00 

Изобретение относится к термической обработке заготовок, в частности к промежуточной термообработке заготовок из углеродистых сталей с содержанием углерода не менее 0,4%, при получении деталей методом холодной объемной штамповки (ХОШ).

Целью изобретения является улучшение деформируемости заготовок путем обеспечения низкой и однородной по сечению твердости при сохранении микроструктуры.

На чертеже показана схема получения деталей методом ХОШ.

Предлагаемый способ термообработки из углеродистых сталей, содержащих менее 0,4% углерода, включает

нагрев до температуры Ас, - 35°С... Ас, + 15°С со скоростью 800 - 900 гоад/мин, а охлаждение заготовок из стали с содержанием углерода большим или равным 0,3% ведут со скоростью 6,0-10,8 град/мин до температуры Ас, - (120-135°С) с последующим охлаждением на воздухе, охлаждение заготовок из стали с содержанием углерода менее 0,3% ведут на воздухе до температуры окружающей среды. Скорость охлаждения при этом не регламентируется.

В табл. 1 приведены результаты сравнительных исследований опробованных режимов, в табл. 2 - пооперсл оо оо

Јь СП

ХОШ деталей толкатель клапана стали марки 35 и стакан

рационное упрочнение и разупрочнение стали.

Способ осуществляют следующим образом.

Межоперационную обработку (отжиг) осуществляют после технологических переходов ХОШ в сквозных индукционных печах. Заготовки индивидуально подают в индукционную печь и нагревают со скоростью 800-900 град/мин. Нагре осуществляют в интервале температур Ас, - 35°С...Ас1 + 15°С. По достижении заданной температуры заготозк« охлаждают; из стали с содержанием углерода большим или равным 0,3% ро температуры в пределах Ас1 - (120- 135°С) со скоростью 6,0-10,8 град/ми с последующим охлаждением на воздухе а из стали с содержанием углерода менее 0,3% - на воздухе без регулирования скорости, до температуры окружающей среды.

Пример. Изготовление методом

из из стали

марки 20. Нагрев заготовок осущест вляют на индукционной установке Инд кал, мощностью 100 кВт и частотой 8000 Гц.

Заготовки после очередной операции ХОШ (осадки, наметки и т.д.) подают вручную в индукционную установ ку. Нагрев проводят для стали с содержанием углерода 0,3% при 720 ± + 10 С, для стали с содержанием угле рода менее 0,3% - при 710410°С. Перепад температур между поверхностью и центром заготовки в момент окончания нагрева не превышает 20°С. Контроль температуры осуществляют при помощи прибора с волоконной оптикой.

Охлаждение осуществляют следующим образом. Заготовки из стали с содержанием углерода С / 0,3% путем проталкивания перемешивают из обогреваемой части индукционного нагревателя длина которой L мм, со скоростью 2,3 мм/с в необогреваемую часть, где заготовка замедленно охлаждается до 600+10°Со Последующее охлаждение проводят на воздухе до температуры окружающей среды в течение 20 мин. Заготовки из стали с содержанием С 0,3% после нагрева проталкивают на открытый транспортер, где в процессе транспортирования на следующую операцию (в течение 15 мин) осуществляют охлаждение до температуры ок

5

0

п

S

ружающей среды. За критерий оценки качества разупрочнения термообработки по известному и предлагаемому способам принята твердость в единицах Бринеля и твердость, измеренная по методу Виккерса по координатной сетке (чертеж). При этом обязательным условием удовлетворительно проведенного отжига является достижение определенного уровня по твердости для стали с содержанием С 0,3% не более ИЗ НВ, для стали с содержанием С г 0,3% не более 120 НВ„ однородность твердости по сечению и отсутствие изменений микроструктуры в сравнении с исходным состоянием (табл. 1).

Параллельно измеряют размер действительного зерна аустенита. Проводят рентгеноструктурный анализ для определения состояния тонкой кристаллической структуры стали (микроискажений рода, плотности дислокаций) . Все анализы проводят по известным методикам.

Из табл, 1 следует, что термообработка заготовок по предлагаемому способу обеспечивает разупрочнение стали до необходимого уровня по твердости без изменения микроструктуры, нагрев со скоростью, превышающей УОО град/мин, приводит к измельчению зерна стали, повышению доли пластичного перлита в микроструктуре, повышению общей твердости и неоднородности твердости по сечению заготовок. Нагрев со скоростью ниже 800 град/мин не обеспечивает быстрого и достаточного для холодной объемной штамповки разупрочнения стали, непроизводителен, Охлаждение заготовок из стали г содержанием углерода углерода 0,3% qo 600°С со скоростью, превышающей 10,8 град/мин, не обеспечивает полного разупрочнения стали, охлаждение со скоростью менее 6,0 град/мин нецелесообразно, так как удлиняет цикл термообработки.

При отжиге с индукционным нагревом стали, содержащей 0,3% углерода, существенное значение имеет скорость охлаждения после нагрева, так как при таком отжиге отсутствует выдержка после нагрева и частичное разупрочнение происходит в процессе охлаждения . Это подтверждается исследованием тонкой кристаллической структуры и испытаниями образцов металла методом

51

непрерывного одноосного сжатия до заданного значения нагрузки. Исследование состояния тонкой кристаллической структуры стали, а также результаты испытаний на сжатие подтверждают неполное разупрочнение стали, содержащей , 0,3% С, при охлаждении (после нагрева) до 600°С со скоростью, превышающей 10,8 град/мин, т.е. на воздухе или в воде.

Охлаждение заготовок из стали с содержанием углерода менее 0,3% производить замедленно и ускоренно нецелесообразно, так как удлиняет цикл термообработки и требует принятия необходимых мер для осуществления замедленного и ускоренного охлаждения. При пооперационном упрочнении и разупрочнении стали (табл. 2) замер твердости производят методом координатной сетки (чертеж) по методу Виккерса HV , с нагрузкой на индикатор 10 кг.

По результатам замеров твердости по координатной сетке предлагаемый способ межоперационной разупрочняю- щей термообработки (отжиг) обеспечивает полное разупрочнение стали до необходимого уровня по твердости и

однородную твердость по сечению заготовок, что обеспечивает удовлетворительную стойкость штампового инструмента и отвечает требованиям, предъ,являемым к металлу, обработанному

методом ХОШ.

Формула изобретения

1.Способ отжига заготовок из углеродистых сталей, преимущественно с содержанием углерода менее 0,А%, включающий индукционный нагрев до

заданной температуры и окончательное охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что, с целью улучшения деформируемости заготовок путем обеспечения низкой и однородной

по сечению твердости при сохранении микроструктуры, нагрев ведут со скоростью 800-900 град/мин.

2.Способ по п.1, отличающий с я тем, что нагрев ведут до

Ас,, - ...Ас1 + 154.

3.Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что охлаждение заготовок из стали с содержанием углерода большим или равным 0,3% ведут

со скоростью 6,0-10,8 град/мин до температуры Ас„ - (120-135°С).

Сталь с содержанием углерода 0,3%

II

1593 5012

Таблица 2

Изобретение относится к термической обработке заготовок, в частности к промежуточной термообработке заготовок из углеродистых сталей, содержащих углерод менее 0,4%, при получении деталей методом холодной объемной штамповки. Цель изобретения - улучшение деформируемости заготовок путем обеспечения низкой и однородной по сечению твердости при сохранении микроструктуры. Межоперационный отжиг осуществляют после технологических переходов холодной объемной штамповки. Заготовки нагревают до (AC 1 - 35°C) (AC 1+15°C) со скоростью 800-900°С/мин. Охлаждение заготовок из стали с содержанием углерода большим или равным 0,3% ведут со скоростью 6-10,8°С/ мир до температуры AC 1-(120-130°C) с последующим охлаждением на воздухе, а с содержанием углерода менее 0,3% - на воздухе. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Осадка

Наметка