Способ обработки заготовок Советский патент 1993 года по МПК C21D1/02 

./Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при термической обработке изделий из углеродистых и легированных сталей, содержащих не более 3% никеля.

Цель изобретения - улучшение обраба- тйваемости резанием за счет получения однородной крупнозернистой структуры. : Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки заготовок стали, вклю- ч|ющем горячую пластическую деформацию, охлаждение, последующий нагрев до температур аустенитизации и охлаждение с получением феррито-цементитной структуры, охлаждение после горячей пластической деформации ведут со скоростью, обеспечивающей получение бейнитной структуры, а нагрев проводят до температуры , определяемой по зависимости i Т- 750(0,1 -1.2) В, где В - величина, учитывающая смещением температуры фазовых превращений при нагреве стали под влиянием ее химического сйствва В - 190х(0,8-%С)-10х(%Мп+%Сг)- 30x(%Ni)f25(%SlH20x(%Mo+%W+%TH-%V).

Охлаждение для получения бейнитной структуры в горячедеформированной заготовке осуществляют либо при непрерывном охлаждении, либо в изотермических условиях. Наличие бейнитной структуры стали по всему сечению заготовки о%ёспечиваёт п б бышение степени однородности структуры не только в деформированных, но и в термически обработанных заготовках. Кроме тогб, бейнит наследует от деформированного аус- тенита повышенную плотность дефектов кристаллического строения, что оказывает ускоряющее влияние на фазовых превращения при последующем нагреве. Это проявляется в том, что полная фазовая перекристаллизация стали с бейнитной структурой завершится при более низких - температурах по сравнению с процессом аустенитизации стали с феррито-перлитной или преимущественно, перлитной структурой. При этом аустенит, образующийся из бейнита с повышенной плотностью дефектов кристаллического строения, будет в значительной степени их наследовать, что приведет к более быстрому развитию процессов рекристаллизации в нем и получеfe

00

о

XI О 00

со

нию уже при относительно низких температурах достаточно крупного его зерна. При распаде переохлажденного аустенита с крупным зерном формируется достаточно грубая структура стали феррито-цементного типа, обеспечивающая повышение показателей обрабатываемости резанием.

Выбор температуры нагрева при термической обработке, равной

Т 750 + (0,8-1,2)хВ, обусловлен необходимостью обеспечения полной фазовой перекристаллизации стали. Здесь 750°С - экспериментально полученное значение температуры полной фазовой пёрек ристаллизации сплава с исходной бейнитной структурой, обеспечивающей получение достаточно крупного аустенитно- го зерна.

Коэффициент, принятый в пределах 0,8- 1,2, учитывает допустимые пределы изменения величины В. При значениях этого коэффициента менее 0,8 даже при полностью развившемся процессе аустен ити.за- ц И и не успеет завершиться процесс гомогенизации аустенита. В результате превращения аустенита при охлаждении в этом случае может сформироваться частично сфероидизированная структура с повышенной долей структу рно-свободного феррита, что приведет к ухудшению условий обработки резанием, а в легированных сталях фазовая перекристаллизация при нагреве может вообще не произойти. Следствием этого будет неудовлетворительная твердость стали и, соответственно, плохая .рбрабатывае- : мость резанием. .

При значениях указанного коэффициента более 1,2 может произойти чрезмерное укрупнение аустенитного зерна и при охлаждении легированных сталей, вследствие повышения устойчивости переохлажденного аустенита, может сформироваться неблагоприятнаяструктура стали, характеризующаяся повышенной твердостью, что увеличит износ металлорежущего инструмента.

Эмпирическая формула для расчета величины В учитывает смещение температуры фазовых превращений под давлением хими- ческого состава (0,8-%С)- 10х(% Mn+% Cr)-30x(% Nl)+25x(% Si)+20x(% Mo+%W+%TI+%V).

Первый член зависимости учитывает степень повышения температуры фазовых превращений с понижением содержания углерода в стали, Остальные коэффициенты учитывают степень и направление воздействия легирующих элементов или примесей на температуру завершения процесса аус

тенитизации стали с исходной бейнитной структурой,

Реализация процесса термической обработки с нагревом до пониженных по сравнению с известными температур обеспечивает улучшение обрабатываемости резанием заготовок, повышает степень однородности структуры стали по сечению, одновременно уменьшив в ней долю феррита,

позволяет получить более крупное зерно, сокращает расход металлорежущего инструмента, энергии и жароупорной стали в термических цехах.

При м е р. Проводили термическую

5 обработку поковок и штамповок для деталей сельхозмашин из стали 25ХГТ, содержащей 0,25% М, 1,1 % Сг, 1,0% Мп, 0,30% Si, 0,06% Tl, 0,025% 3,0,018% Р. .

Способ осуществляли по следующей

0 схеме: ускоренное охлаждение после-горячей деформации со скоростью, обеспечивающей получение структуры бейнитного типа, последующая нормализация с нагревом до различных температур (см.таблицу).

5 Суммарное время нагрева .и выдержки для заготовок, обработанных по всем режимам, было постоянным и составляло 1,5 ч (расчетная толщина заготов.ки 50 мм).

Для данного химического состава стали

0 25ХГТ значение В равно В 190х(0,8-0,25)- , 10х(1+1,1)+25х(0,3)+20х(0,06) 92°С.

При этом рекомендуемый интервал времени нагрева составит

Т 750 + (0,8-1,2)х92 825-860°С.

5 При оценке относительных параметров обрабатываемости резанием при строгании протягиванием за единицу приняты значения, полученные для сравниваемого варианта (режим 1).

0 Результаты исследований, приведенные в таблице, свидетельствуют, что для рекомендованного интервала температур нормализации твердость меньше, чем для прототипа, и составляет 163-179 НВ, доля

5 феррита снижается до 40-36,8%, участки перлита укрупняются. Это обеспечивает снижение уровня относительной величины силы резания при строгании на 15-20%. Обработка по режимам с параметрами, откло0 няющимися от заявляемых, приводит к формированию неудовлетворительной структуры, ухудшению обрабатываемости. Формула изобретения Способ обработки заготовок из стали,

5 преимущественно низколегированной, включающий горячую пластическую деформацию, охлаждение, последующий нагрев до температуры аустенизации и охлаждение с получением ферритно-цементитной струк- туры, отличающийся тем, что, с целью

улучшения обрабатываемости резанием путем получения однородной крупнозернистой структуры, охлаждение после горячей пластической деформации ведут со скоростью, обеспечивающей получение бейнит- ной структуры, а нагрев проводят до температуры Т, определяемой по зависимости Т 750 - 0,8-1.2) В, °С, где В - величина, учитывающая смещение температуры фазовых превращений при нагреве стали под влиянием ее химического состава.

В - 190х(0,8-%С)-10(%Мп + %Сг)- 30(%Ni)+25(%SlH20(%Mo+%W+%Ti+%V).

Использование: производство деталей из низколегированных крнетрукционн ых сталей. Сущность изобретения: после горячей пластической деформации, заготовки охлаждают с получением бейнитной структуры. Повторно нагревают до температуры Т 750 + (0,8 -1,2) В, где В - коэффициент, учитывающий влияние химического состава стали на температуру аустенитизацми и охлаждают с получением ферритно-цементит- ной структуры. 1 табл.

Реализованные режимы термической обработки,результаты

микроструктурных исследований и относительнаявеличина силы резэи-i -

ния при строгании

Примечание, Режимы 1,2- обработка по способу-прототипу;

режимы обработка по параметрам заявляемого способа;

режимы 6-9- обработка по параметрам, отличающимся от заявляемых

в способе