Способ термической обработки стальных изделий Советский патент 1975 года по МПК C21D1/78 C21D1/70 

Изобретение относится к области термической обработки крупногабаритных сосудов и касается термической обработки стальных изделий применительно к толстостенным сосудам с патрубками.

Известен способ термообработки изделий, включающий объемную закалку с отпуском и дополнительный местный нагрев в зоне концентрации напряжений.

Известный способ использует местный высокочастотный отпуск с целью создания- «мягкого слоя в местах наибольших концентраций напряжения.

Этот способ предусматривает для деталей дополнительный отпуск ТВЧ мест (надрезы, галтели, отверстия) наибольшей концентрации напряжений, возникающих после закалки и низкого отпуска, но при этом не обеспечивает различные по сечению изделия свойства сопротивляемости пластической деформации.

Известный способ термической обработки не позволяет получить высокую конструктивную прочность в зоне патрубков (в зоне концентрации напряжений) крупногабаритных и толстостенных изделий, поскольку не обеспечивается, необходимый градиент температур по сечению в этой зоне вследствие высокой теплопроводности металла.

Целью изобретения является повышение

конструктивной прочности толстостенных сосудов высокого давления, имеющих патрубки.

Для достижения поставленной цели предложено производить циклический индукционный импульсный нагрев зоны перехода цилиндрической поверхности корпуса к патрубку до температур, превыщающих температуру предварительного отпуска изделия, но ниже точки Aci на 20-30°С. Такая обработка эквивалентна длительной выдержке зоны концентрации напряжений при резком градиенте температур по толщине изделия, при этом температура нагрева последующих слоев (по толщине) изделия не превышает температуры предварительного объемного отпуска.

Таким образом, наружный слой металла, подвергнутый нагреву в заданно.м интервале температур в течение определенного промежутка времени, обладает меньшим сопротивлением пластической деформации, чем металл, прилежащий к этому слою, что в конечном итоге приводит к повышению несущей способности изделия в целом за счет снятия пика напряжений путем их перераспределения.

Описываемый способ осуществляют в следующей последовательности: после проведения закалки (нормализации) с отпуском изделия в целом зона концентрации напряжений подвергается дополнительному местному OTnycK v

при использовании индукционных средств

нагрева, причем этот локальный отпуск проводится импульсами по определенному заданному циклу при температуре, превышающей температуру предварительного отпуска изделия, но ниже Aci на 20-30°С у поверхности и не выше температуры предварительного объемного отпуска на заданной глубине у границы разупрочняемого слоя.

На индуктор, установленный в местах концентрации напряжений, подают электроэнергию и предварительно нагревают зону до температуры, исключающей недопустимые термические напряжения при последующем импульсном нагреве. Затем температуру поверхностного слоя доводят до предельной заданной величины и импульсами (продолжительность и количество которых подбирается экспериментально) поддерживают постоянной до тех пор, пока из-за высокой теплопроводности металла на заданной глубине не будет достигнута температура предварительного объемного отпуска. Тогда индуктор отключают, а изделие охлаждается почти до ком«атной температуры. Затем цикл повторяют, и обрабатываемый слой металла получает импульсами очередную дозу тепла.

Способ опробован на стальных образцах с концентратором напряжения, которые были выполнены в виде плит длиной 600 мм, шириной 135 мм, толщиной 30 мм с отверстием в середине диаметром 30 мм.

Местная термическая обработка проводилась в соответствии с предложенным способом:

- нагрев узкой кромки отверстия плоского образца до температуры на 20-30°С ниже критической с последующей циклической выдержкой при этой температуре;

- циклическая выдержка узкой кромки отверстия при температуре ниже критической на 20-30°С импульсами (продолжительность их составляет 3/4 времени), которые чередуются с паузами (при температуре отпуска) продолжительностью в 1/4 времени от периода одного цикла выдержки.

Циклическая выдержка необходима в связи с тем, что металл вне узкой кромки, температура которой находится в пределах на 20- 30°С ниже критической, не должен нагреваться выше температуры установленного отпуска для взятой марки стали.

Термическая обработка зоны концентрации напряжения предложенным способом повысила стойкость образцов примерно на 10%.

Применительно к крупногабаритным, толстостенным сосудам давления с патрубками способ термической обработки позволяет получить больший эффект.

Предмет изобретения

Способ термической обработки стальных изделий, включающий объемную закалку с отпуском и дополнительный местный индукционный нагрев в зоне концентрации напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения конструктивной прочности толстостенных сосудов высокого давления, имеющих патрубки, производят циклический индукционный нагрев импульсами зон перехода к патрубку до температуры, превышающей температуру объемного отпуска изделия, но ниже точки Aci на 20-30°С.