Способ термической обработки стальных изделий Советский патент 1992 года по МПК C21D1/38 C21D9/38 

сл

с

Использование: металлургическое машиностроение, индукционный нагрев прокатных валков. Сущность изобретения: проводят многократный циклический нагрев до температуры Асз + (180-190°С) со скоростью 16-30°С/с до точки Кюри, далее со скоростью 8-15°С/с, выдержку в течение 5-10 с, охлаждение со скоростью 14-17°С/с до точки Кюри, а далее до температуры тро- остобейнитного превращения со скоростью 10-12°С/с Во время последнего охлаждения с температуры аустенизации проводят изотермическую выдержку при температуре троостобейнитного превращения 1500- 2000°С. 1 ил , 1 табл.

Изобретение относится к термической обработке стальных изделий и может быть использовано, например, при изготовлении и восстановлении прокатных валков.

Известен способ термической обработки прокатных валков горячей прокатки, включающий нагрев валка под закалку токами промышленной частоты с пятью подогревами на установке ТПЧ-700 (650...670°С, 780...800°С, 920...940°С, 1080...1100°С, 1Ю0...1200°С) со скоростью 10..,12°С/с, закалку непрерывно-последовательного действия с использованием кольцевого индуктора и водяного спрейера, с охлаждением до температуры 130 170°С и двукратный отпуск на вторичную твердость при

Недостатком этого способа является то, что в результате данной термообработки невозможно измельчить зерно, а возможно даже некоторое его укрупнение, что

уменьшает сопротивление материала развитию трещин и увеличивает вероятность образования выкрошек и усталостных трещин. Наиболее близким к изобретению является способ термической обработки малоуглеродистых нержавеющих сталей мартенситного класса, включающий многократный нагрев изделия со скоростью 10,..30°С/мин до температуры Асз + Н220. .240)°С и выдержку в течение 0,5-0,7 мин/мм.

Недостатком этого способа является то, что он не позволяет повысить контактную стойкость и износостойкость стальных изделий, так как нагрев до температуры Асз + (200.. 230)°С и выдержка при этой температуре от 50 до 800 мин вызывает рост зерна, что уменьшает контактную стойкость и износостойкость стальных изделий.

4

О

го сл ю

Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости (долговечности) стальных изделий за счет повышения контактной стойкости и износостойкости.

Указанная цель достигается за счет того, что согласно способу термической обработки стальных изделий, включающему термоциклическую обработку с нагревами до температуры аустениэации, выдержками и охлаждениями и окончательное охлаждение, нагревы ведут до Асз + 180...190°С, причем до точки Кюри - с скоростью 16- 30°С/с, а затем - со скоростью 8-15°С, выдержки осуществляют в течение 5-10 с, а охлаждения проводят до температур тро- остобейнитного превращения, причем до точки Кюри со скоростью 14-17°С/с, далее - со скоростью 10-12°С/с, а после термо- циклической обработки при температуре троостобейнитного превращения осуществляют изотермическую выдержку в течение 1500-2000с.

Известный и предлагаемый способы являются способами термической обработки, включают многократный нагрев до температуры выше Асз 1 выдержку при данной температуре.

Термоциклическая обработка в таких условиях позволяет повысить уровень прочности, ударной вязкости, твердости и измельчить зерно, что и позволяет повысить эксплуатационную стойкость (долговечность) стальных изделий путем уменьшения износа и выкрашивания рабочего слоя.

Для определения оптимальных режимов термической обработки используют образцы из стали 9ХФ диаметром 16...27 м и длиной 60 мм. Химический состав стали, %; углерод 0,85; кремний 0,39; марганец 0,43; хром 1,4; никель 0,13; ванадий 0,17, медь 0,14; сера 0,007; фосфор 0,02. Критические точки стали 9ХФ: Aci « 740°С; Асз 760; Мн 185-215°С.

Опорные валки непрерывного широкополосного станка 2000 горячей прокатки характеризуется следующими свойствами: твердость 286 НВ, OB 907 МПа, от - 506 МПа, KCU 11,8 Дж/см2. Для исследований образцы отжигают при 800°С в течение 2 ч, а затем охлаждают с печью. При этом обеспечивают твердость 15...25 HRCa.

Термоциклироэание образцов производят на установке токов повышеннрй частоты {8000 Гц) ИГЗ-108. В процессе ТЦО ведут непрерывную запись температуры образца с помощью хромель-алюмелевой термопары и потенциометра КСП-4, Критериями оценки служат показатели свойств: предел

прочности, ударная вязкость, номер зерна, твердость, количество циклов до проявления питинга, испытания на контактную усталость проводят на МКВ при Ok 650 МПа.

Результаты испытаний приведены в

таблице.,. i

Пример. Опорный валок из стали 9 ХФ

непрерывного широкополосного стана 200б

устанавливают в вальцешлифовальный станок, где ему придают профилировку. Производят измерение исходной твердости бочки опорного валка при помощи твердомера ТБП-4 В данном случае твердость составляет 40 HSD. Затем валок устанавливается

в установку термоциклической обработки и валок закрывается термокожухом и проводят его подогрев газовыми горелками до 520°С. Валок при этом вращается со скоростью 30 м/ч.

После выдержки в течение 3 ч при 320°С вводят кольцевой индуктор диаметром 1620 мм, подключенный к источнику питания с частотой 50 Гц и напряжением 1000 В, мощностью 1800 кВт. Ширина индуктора 140

мм

Включают индуктор и осуществляют нагрев до 940°С со скоростями на первой ступени до точки Кюри 20°С, на второй ступени от точки Кюри до температуры аустенизации соответственно. Индуктор вдоль бочки валка перемещается со скоростью 20 мм/с, что обеспечивает выдержку при 940°С в течение 7 с.

За индуктором вместе с ним перемещается спрейер, который соответственно обеспечивает охлаждение на первой и второй ступени со скоростями 15 и 10°С/с соответственно.

После первого прохода индуктор возвращается в исходное положение и процесс повторяется, -многократно осуществляется при этом 6.,.9 циклов. По окончании последнего цикла валок при вращении в термокожухе выдерживается при 520°С в течение

1800 с, а дальнейшее его охлаждение производят в термостате. После охлаждения валок шлифуют и производят контроль его твердости, твердость валка соответствует 55...60 HSD.

Использование предлагаемого способа термической обработки стальных изделий позволяет увеличить ресурс работы прокатных валков в 1,5...2 раза.

Формула изобретения

Способ термической обработки стальных изделий, преимущественно валков, включающий термоциклическую обработку с нагревами до температуры аустенизации, выдержками и охлаждениями и окончательмое охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости и износостойкости, нагревы ведут до АСЗ + 180...190°С, причем до точки Кюри - со скоростью 16-30°С/с, а затем - со скоростью 8-15°С/с, выдержки осуществляют в течение 5-10 с, а охлаждения проПримечание.

t - температура аустенизации; t - температур издержки при троостобейнитмом превращении; tt -.время аыдерти при температуре эустениаации} ЈЈ - «реия Выдержки при температуре троостобейкитмого превращения; (О - скорость нагрева до точки Кяри; « - скорость нагрева от точки Кюри до температуры эусте- ниаации; t 0 - скорость охлаждения от температуры аустемиэации до точки «ори; а, - скорость охлаждения от точки Керн; НКСЭ - твердость, ноиер «ерна; 5Л - предел прочности; КСО - ударная емкость, Я. количество циклов до пройвяения контактной усталости

водят до температур троостобейнитного превращения, причем до точки Кюри - со скоростью 14-17°С/с. далее - со скоростью 10 12°С/с, а после термоциклической обработки при температуре троостобейнитного превращения осуществляют изотермическую выдержку в течение 1500-2000°С.