Способ закалки пластинчатых изделий Советский патент 1991 года по МПК C21D1/56 

Изобретение относится к термической обработке пластинчатых изделий и, в частности, может быть использовано для закалки сегментов и противорежущих пластин рабочих органов сельхозмашин.

Цель изобретения - уменьшение трещи- нообразования путем увеличения равномерности закалки.

Пример. Способ реализован для закалки сегментов и противорежущих пластин косилок, выпускаемых Симферопольским заводом сельхозмашин. Эти

пластинчатые изделия имеют площадь поверхности 3,95-10 3м2, толщину б 0,002 м, согласно технической документации выполняются из сталей марок 65Г (основная марка стали) и У8 (допускаемая замена стали 65Г).

В соответствии с расчетной формулой определялась возможность закалки обеих марок стали

0,25Л/д а срд/2 ln()/,(Tysr

-Т8)/Г0хл ,(1)

где а - интенсивность (коэффициент теплоотдачи, Вт/м2К;

О 00

4j

Qs

со

Ч)

С р Д - теплоемкость. кДж/кг К, плотность, кг/м , теплопроводность, Вт/м К материала пластины;

д - толщина изделия, м;

То, Туст, Т я - температуры соответственно аустенизации, минимальной устойчивости аустенита и кипения (насыщения) закалочной среды, °С;

Гохл время охлаждения от температуры аустенизации до температуры минимальной устойчивости аустенита Туст, определяемое по термокинетической диаграмме для данной марки стали.

Пусть материалом сегментов и противо- режущих пластин является сталь У8, имеющая следующие теплофизические параметры: М„ 230°С: Туст.5200С; Тохл 0,75 с; Т0 780°С. Теплофизические свойства характеризуются средним в интер вале мартенситных превращений; 27 Вт/м К, ср 4,3 106 Дж/м3К. Температуру кипения (насыщения) выберем равной TS 100°C, так как большинство полимерных сред приготавливается на водной основе с относительно малым содержанием добавок, практически не, меняющих температуру кипения воды TS 100°C.

Подставив выписанные значения геи пературных параметров и теплофизических параметров в неравенство (1) определим интервал значений интенсивности теплоотдачи, в котором необходимо производить охлаждение пластинчатого изделия из ста ли У8 до температуры Мн 320°С.

0,25 27

а 4,3

1П6 0,002

1UrS

-

0,002

ч п « 780 - 100ч/п ,к 4 (|ПБ2(Т 1Ш /0 75

3375 , Вт/м2К.

Требуемое значение интенсивное т теп лоотдачи из интервала 3375 а 2635 Eh/sA невозможно получить в режиме пленочное о ь пения известных полимерных закалсчяы сред, характеризующихся средним значением а 1000+50 % Вт/м2 К.Поэтому пла; ны из стали У8 предлагаемым способом закалять нельзя, так как полученное из (1) минимальное значение интенсивности теплоотдачи в 2.6 раза больше физически достижимого значения интенсивности теплоотдачи при пленочном кипении.

Пусть материалом сегментов и противс режущих пластин является сталь типа 65Г - основной материал согласно технической документации для указанных пластинчатых изделий. Параметры этого материала МН 260°С, ТУст. 550°С; г0хл 8 с; Т0 820°С. Вт/м К; ср 4-106Дж/м3К.

Подставив в (1) значения температур- ньи параметре и .еплофизических пара- м еiр о в, найдем интервал значений интенсивности теплоотдачи, в котором необходимо охлаждал- пластинчатые изделия из стали 65Г до температуры Мн

10

15

20

25

,.

,

40

л

0,25 30

а 4-106°-Р

ратура окончания

Тпп 250°С (Время охлаждения тмн

0,002

,, „ 820 - 100, , (

3750 ,5, Вт/м2К.

Необходимый коэффициент теплоотдачи в интервале 2500 а 206,5 Вт/м К обеспечивает закалочная среда, например, на основе ПК-2 При оптимальной концентрации полимерсл 1 % средний коэффициент теплоотдачи эгои среды в режиме пленочного кипения равен Опл -1200 Вт/м К , темпе- пленочного кипения до температуры Mh в такой среде определим по известной формуле. Получим Гмн 4,8 с. По предлагаемому способу процесс закалки /казанных пластинчатых изделий из стали 65Г происходит следующим образом.

Сегмент или противоре :сущую пластину нагревают под закалку до температуры 800- 820°С. затем погружают в водный раствор полимера П (1 %), где изделие находится в течение гм, - 4,8 с. Интервал нахождения изделия в закалочной среде контролируется при помощи р. п.з времени, После того, как срабатывает реле времени, настроенное на Гмн 4,8 с, издрпие переносят на воздух, устанавливают на плигу и нагружают грузом 5 кг. Интенсивнопь охлаждения в таких условиях равна 35 Bi/w2K. По окончании процесса охлаждения изделие имеет твердость HRC 56/62, трещины отсутствуют, а деформация практически осталась на исходном ровне. При юм была достигнута равно- ...ерносп. о, паждения, обуславливающая отсутствие трещин v, коробления. В производственных условиях такой процесс. осуществляется непрерывно на автоматических линиях.

Эффективность процесса закалки достигнута также за счет упрощения процесса реализации процесса охлаждения, так как из устройстпа, реализующего способ закалки исключены охлаждающие органы (типа форсунок), представляющие собой сложные технические устройства по сравнению с простым ззь апочным устройством типа закалочного бага, используемым для охлаждения по предлагаемому способу. Кроме того, отпала необходимость в расчете или трудоемком эмпирическом подборе места расположения форсунок, что в известном способе

составляло важную часть задачи, от правильного решения которой зависело исключение трещин и коробления.

Формулаизобретения

Способ закалки пластинчатых изделий, включающий нагрев, начальное охлаждение до температуры Мн, фиксацию в интервале температур мартенситного превращения и окончательное охлаждение, отличающийся тем, что, с целью уменьшения трещинообразования путем увеличения равномерности закалки, начальное охлаждение до температуры Мн осуществляют в полимерных средах в ин- тервале температур пленочного кипения с интенсивностью теплоотдачи, выбираемой из соотношения

0,25А/( 1п(То-Т5)/(Туст-

Тз)/Г0хл .

гдес- интенсивность теплоотдачи, Вт/м К;

С.р Д - теплоемкость (кДж/кг К), плотность (кг/м3), теплопроводность (Вт/м К) материала пластины;

д - толщина пластины, м;

То, Туст, Ts - температуры, соответственно, аустенизации, минимальной устойчивости аустенита и кипения (насыщения) закалочной среды, °С;

тЬхл - время охлаждения от температуры аустенизации до температуры минимальной устойчивости аустенита Туст. определяемой по термокинетической диаграмме для данной марки стали, при этом фиксацию осуществляют с усилием, создающим давление 0,01-0,05 МПа, а интенсивность окончательного охлаждения устанавливают не больше значения 0,25 М.

Изобретение относится к термической обработке пластинчатых изделий и гложет быть использовано для закалки сегментоа и противорежущих пластин рабочих органов сельхозмашин. Целью изобретения яыляет- ся уменьшение трещинообразованмя путем увеличения равномерности закалки. Обработке подвергают сталь У 8, охлаждение с температурой аустенизации ведут до температ уры Мн в полимерных средах в интервале температур пленочного кипения с интенсивностью, определяемой из неравенства . 0,25A/( ln(T0-Ts)/(TycTТ5)/Гохл , где а -интенсивность теплоотдачи, Вт/м -К; с/ А - теплоемкость, кДж/кг.К, плотность, кг/м3, теплопроводность, Вт/м-К материала пластины; д - толщина пластины; k - коэффициент формы; Т0, Туст, Ts - температуры соответственно аустенизации, минимальной устойчивости аустенита и кипения (насыщения) закалочной среды, °С; ТПл - температура прекращения пленочного кипения; Гохл - время охлаждения от температуры аустенизации до температуры минимальной устойчивости аустенита, определяемое по термокинетической диаграмме для данной марки стали, а после достижения температуры охлаждение ведут с интенсивностью, определяемой из неравенства 0,25 а 30 Вт/м2К, причем пластинчатое изделие сжимают с усилием, создающим давление 0,01-0,05 МПа.