СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ Советский патент 1971 года по МПК C21D8/00 

Изобретение относится к области термомеханической обработки стали и сплавов.

Известен способ поверхностной термомеханической обработки, включающий нагрев, пластическую деформацию поверхностного слоя при понижении температуры и охлал дение.

Недостаток известного способа заключается в том, что он не дает возможности проводить пластическую деформацию в изотермических условиях. Это приводит к необходимости нагревать поверхность деталей выше требуемой температуры деформации с тем, чтобы закончить деформацию до начала распада аустенита. Кроме того, известный способ не позволяет осуществлять низкотемпературную схему термомеханической обработки с деформацией переохлажденного аустенита, а также проводить дробную, многократную деформацию.

Целью предлагаемого изобретения является повышение комплекса механических свойств изделий из сталей и сплавов.

В соответствии с поставленной целью пластическую деформацию проводят в процессе изотермической выдержки, например в аустенитном состоянии, при температурах, превышающих Лсь после переохлаждения в области относительной устойчивости аустенита; совмещая пластическую деформацию при температурах выше Aci с последующей пластической деформацией после переохлаждения в области относительной устойчивости аустенита. Возможно также проведение многократной, дробной деформации при обработке по указанным схемам.

Проведение пластической деформации в процессе изотермической выдержки обеспечивается, например, располол ением нагревающего, деформирующего и охлаждающего устройств в одной плоскости, перпендикулярной оси обрабатываемого изделия. При этом понижение температуры упрочняемой поверхности компенсируется одновременной работой нагревающего устройства, что дает возможность получить изотермичность процесса.

Пример осуществления способа.

Сталь 40ХН нагревают секторным индуктором при непрерывном вращении детали до температуры 860°-880°С на глубину 3-5 мм, затем обкатывают поверхность детали роликом, автоматически цоддерж:ивая ее температуру. После окончания обкатки включают охлаждающее устройство для закалки на мартенсит. После отпуска при температуре 200°С предел контактной выносливости стали повышается на 10-20% по сравнению с пределом контактной выносливости той же стали, обработанной по известному способу. Рекомендуемое удельное давление при обкатке - 20-40 кг/мм. При необходимости получения более высоких прочностных свойств поверхности сталь после аустенизации переохлаждают до температуры 530-550°С, затем обкатывают поверхность детали роликом в течение 20-30 сек и закаливают на мартенсит или на бейнит. Рекомендуемое удельное давление при деформации переохлажденного аустенита находится в пределах 40- 60 кг/мм. Для получения более однородной структуры и более стабильных свойств сталь нагревают до температуры 860-880°С, обкатывают роликом в течение 30 сек, отводят ролик и, поддерживая постоянную температуру поверхности, дают выдержку в течение 10-15 сек до завершения первичной рекристаллизации, затем вновь проводят обкатку роликом. Указанный процесс осуществляют многократно.

Характеристики структуры, а следовательно и механические свойства стали, зависят от температуры, при которой ведется деформирование, то есть существует оптимальная температура деформации при термомеханической обработке. Применение способа согласно предлагаемому изобретению позволяет производить деформацию при строго определенной температуре. В этом состоит его преимущество перед известным способом, когда деформирование неизбежно проводится в интервале температур, ширина которого определяется размерами деталей и конкретными условиями обработки; в результате возникает как бы набор структурных состояний и, следовательно, недостаточно однородные свойства , деталей.

Соблюдение изотермических условий деформации особенно важно при осуществлении низкотемпературной схемы термомеханической обработки, так как в этом случае отклонение от выбранной температуры даже на небольшую величину может вызвать распад деформируемого аустенита с образованием

немартенситных продуктов в окончательной структуре.

Возможность поддержания постоянной температуры в процессе деформации и после его завершения позволяет проводить дробную, многократную деформацию аустенита, которая обеспечивает лучшую проработку деформируемого слоя. Например, становится возможным осуществление следующей схемы обработки: горячую деформацию аустенита прерывают на время, необходимое для протекания первичной рекристаллизации, что приводит к измельчению аустенитного зерна, затем полученную мелкозернистую структуру деформируют вторично и снова дают выдержку. Повторяя эти операции, можно добиться измельчения аустенитного зерна до 13- 14 баллов и затем произвести закалку или дополнительно деформировать мелкозернистый

аустенит после переохлаждения в область метастабильности.

Предмет изобретения

1. Способ термомеханической поверхностной обработки сталей и сплавов, включающий нагрев, пластическую деформацию и охлаждение, отличающийся тем, что с целью повышения комплекса механических свойств,

пластическую деформацию проводят в процессе изотермической выдержки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пластическую деформацию проводят при температурах выше Aci.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пластическую деформацию проводят в области относительной устойчивости аустенита.

4.Способ по п. 1, отличающийся тем, что пластическую деформацию проводят при температурах выше Aci и в области относительной устойчивости аустенита.

5.Способ по пп. 1-4, отличающийся тем, что пластическую деформацию проводят многократно.