Способ термической обработки низкоуглеродистых легированных сталей Советский патент 1991 года по МПК C23C8/22 C21D1/78 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке сплавов, и может быть использовано при изготовлении изделий из ниэкоуглеродистых сталей, содержащих 17-25 мае. % Сгуработающих в условиях износа.

Цель изобретения - повышение износостойкости за счет образования слоя, равномерно упрочненного карбидными волокнами.

Способ осуществляют следующим образом.

Низкоуглеродистые легированные стали с содержанием хрома 17-25 мае.%

подвергают цементации при 940-1200еС в контролируемой атмосфере с углеродным потенциалом, равным концентрации углерода в аустените, соответствующей линии конца полиморфного of- превращения.

Исходная структура сплава состоит из зерен легированного феррита. Цементацию осуществляют при температуре 940-1200вС, зависящей от содержания основного легирующего элемента (хрома), и определяют положением точки равновесия (чертеж, точка А) трех фаз У + 0Ј + карбид на изотермическом сечении тройной диаграммы состояния

о к

со со

Ј

СО

Fe-Cr-C. Температура изотермического сечения выбирается по соответствию положения точки равновесия процентному содержанию легирующего элемента. Диффузионное науглероживание поверх™ ностного слоя приводит к увеличению концентрации углерода в феррите. Пересыщение феррита углеродом обус лавливает выделение из него одновре- кенно аустенита и карбида. Металлографический анализ структуры диффузионного слоя показывает, что он сое- тоит из аустенитной матрицы, пронизанной тонкими карбидными волокнами, вытянутыми в направлении науглероживания (в основном перпендикулярно рабочей поверхности) по всей ширине слоя от поверхности до границы с исходным ферритом. Выбранная темпе- ратура цементации обеспечивает для сталей, преимущественно содержащих 17-25 мас.% Сг, совместный рост аустенита и карбидов в виде эвтекто- идных колоний.

Данная структура естественного композита обеспечивает получение твердой поверхности, равномерно упроненной по всему диффузионному слою карбидными волокнами, имеющей высоко сопротивление износу.

Образцы из стали с разным содержанием хрома и низким исходным содержанием углерода (до 0,04 мас.%) за- гружают в цементационную вакуумную печь и нагревают до рабочей температуры. Для сталей XI7 и Х19 рабочие температуры 940±10°С и 980+10°С,

соответственно при величине углеродного потенциала 0,5 мас.% С, который определяют по изотермическому сечению диаграммы состояний Fe-Cr-C сплавов при 940 и 980°С.

Результаты испытаний сталей, упрочненных согласно предлагаемому и известному способам, представлены в табл.1 и 2.

Как следует из результатов испытаний, применение предлагаемого способа позволяет в 2 раза повысить- износостойкость сталей.

Формула изобретения

1.Способ термической обработки низкоуглеродистых легированных сталей, преимущественно хромистых

с содержанием хрома 17-25 мас.%, включающий цементацию и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости за счет образования слоя, равномерно упрочненного карбидными волокнами,- цементацию ведут при 940-1200 С с углеродным потенциалом среды, равным концентрации углерода в аустени- те, соответствующей линии конца полиморфного превращения.

2.Способ поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что температуру цементации выбирают в зависимости от концентрации хрома так, чтобы содержание хрома соответствовало углу конодного треугольника, описывающего равновесные составы сосуществующих фаз.

Таблиц 1

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей из низноуглеродистых леги-- ровэнных сталей, содержащих 17 - 25 мас.% Сг, работающих в условиях износа. Целью является повышение износостойкости за счет образования слоя, равномерно упрочненного карбидными волокнами. Образцы из сталей- с содержанием хрома 17-25 мае.% подвергают цементации, параметры которой определяют из изотермического сечения диаграммы состояния Fe-Cr-C- сплавов, при 940 1200вС. Углеродный потенциал среды равен концентрации углерода в аустенкчре, соответствующей линии конца полиморфного превращения, а температуру выбирают таким образом, чтобы содержание хрома соответствовало углу конодного треугольника, описывающего равновесные составы сосуществующих фаз. 1 з.п, ф-лы, 1 ил,, 2 табл. л

Примечание. Опыты I и 2 - известный способ; опыты 3 я 4 - предлагсемЛ сносов.

1629349 Таблица2.