Способ сфероидизирующей обработки высокоуглеродистых сталей Советский патент 1978 года по МПК C21D1/26 C21D9/36 

Изобретение относится к обработке высокоуглероонстых сталей олг пояуч ыяа в них структуры зернистого нерлвтв

Иввестяы способы отжига эвтектоаа- ных сталей олз получения структуры в твераости, преоусмотренных требованиями ГОСТа 8О1-вО в нагревательных печах flj . Эти способы значительно пргааосходт но ороаолжительностн взанмосвяэавные с няМв технологические 1фсшессы обработки металлов давлением. На мвтаялургяческих завоаах наиболее часто применяется отжнг, заклк чающийся в нагреве стали ва 30-40°С выше Ас , вьцержке при этой температуре ОЛЯПОЛВ1ОГО гфогрева в завершения фаэов|)1х прев( н меопенном охлаждении вля обеспечения распада ау стенвта в областв высоких температур. Прнмен {ие иэот)мического отжига не привоаит к уменьшению обшей прополжительности обработки, необходимой для получения структуры н твераости по ГОСТу 8О1-вО, тогпа как отжиг при субкритнческих темн турах (высокий

отпуск) даже увепичявазт общее время герм .

Не А&&Г также СЕЖрашевня обшей процолжвтеяьностг нропесса и ступенчатый оташг {2J . Такой агжяг получил рес острвнение только пля единичных небольших ваавляй из труоноотжигаемых сталей. боаьшой продолжительности aponwxB к вецостаткам обрабопси

стали а швгреват«яьвых речах следует отнести иамеиоиие свойств по высоте садки, а также образование окалины и . обезуглероживание металла. : Иэвестяы способы процесса

коагуля1Шя карбидов, заключающиеся в закалке стали после горячей деформации в однофазной области или в пластичео- . кой деформации при субкритических температурах. Однако исяюльзование этих

сятособов может привести к образованию различных ВШ1ОВ трешин.

Другим способом, ускоряющим прооесс отжига, является применение влектронагрева. Однако однократиый электронагрев в сочетании с охлаждением на йозар:8 приводит к образованию струн туры точечного перлита, обладающей nrj- выш8Н ой твердостью fS „ Применение изотермической выдержки в процессе ошаждепня при субкрнтнческих температурах для получе- ния структуры и твердости, препусмотренньк требованиями ГОСТа 301-60, приводит к зчачктельному увеличенйго обшей продолжительнос процесса, достигающей продолжительноети изотермического отжига в нагревател нь5х печах. Наибопее близким к предлагаемому по технической сущности яагтяется способ а| ероиайзкру1ошей обработки высок углеродистых сталей, заключакднкйся в многократном зюкоренЕшм ста ли ао 950 С с посяецуюшим охлаждением йо температуры на lOO-lSO С ниже AC.J г например ао 600 С 4j , Однако &TDT режим электротерми ческой o6pa6otKH не обеспечивает, как поквзали проведенные исследования, ке обводимой твераост 5 стала (цля стали ШХ15 ио ГОСТу 801-60 - НВ Для получений необходимой тверцости требуется доиолнительная длительная операция изотермический отжяг. Кром того, способ не -титьтает и возможност обработки saroTOBoK и деталей больших сечекнй с исг1ольаова шем кагрева токами вьгсской частоты. Цепью изобретения являёггся получекгш вадаиной структуры а тверпостн в заготовках и цеталях из высокоугле- роаястых сталей {а том числе и для больших сечений) при оановремекном сокращеиий обшей продолнштельности процесса. Для этого в кзвестном спосо- бе скороет ной нагрев осзтаеетвгшв-гся выше Ас . на бО-ЮО Сив процесс нагрева ггри т-емпературе на ЗО-SOC ниже ACj и при температуре кагрева Ас 4- 50--100 С ос щ1ествлшот изотермическую выдержку в течение с Благодаря выбранпкп -условиям ауст нитивадий у жепо dieпервого цикла тер™ мообработ ш образуется структура зер. нистого nepHHia., Однако из«.за сравни- теяьно быстрого охлаждения -з емперату-ры аустенитйзацйн образуется большое Еаж Чег2тво мельчайших карбидов, не 5,т:;певшпх еше вырасти. Сталь с такой структурой (точечньй перлит) более волоокую тверпос ъ, чем требует по ГОСТу. 801-60, С другой стороны, ,5гмекьшейяе скорости огшажаения зна- 5чг-гтелЬйо увеличило бы продолжительность обработки, сияв преимущества |ОТ применения ускоренного нагрвБа, ; Как показали результаты электронномикроскопического исследования, не- растворенные частицы цементита являются зародышами, на которых осаждается углерод, выделяющийся из аустени- та при его распаде в процессе охлаждеHira. Отецовательно, при колебании температуры стали около критической точки А будет происходить рост ка1:)бидов. Размер карбидов в этом случае определяется количеством циклов электромет рической обработки. Первые циклы обработки огсазывают большее влияние на рост карбицов, чем последующие. Применение такого способа для ускорения росгта карбидов является наиболее перспективным, так как весь процесс в этом может бьггь проведен при помонш электротермической обработки. Способ асзтцествляется следующим образом. Электротерм 1{ческую обработку применяют для сфероидйзации карбидов в образцах горячекатаной стали ШХ15. Дпя ускоренного нагрева образцов используют прямое пропускание электр гческого тока; для ускоренного охлаждения обдув сжатым воздухом. Термообработке : подвергают НИЛИНдр гческне образцы дянной 100 мм и диаметром 10 мм. Опробуют режимы с минимальными максимальнь мн и оптимальными значениями темпбратуры. Режим электротермической обработки Состоит из семи циклов „ Сталь нагрева- кэт со скоростью 20 /с-00 , охлаждают путем обдува сжать м воз- ayxoKi до 600+3-0 С со скоростью 20 /с и оканчательно охлаждают на воздухе. В процессе нагрева при температуре 730 и 800 С осущвстбляют изотермические выдержки в течение 15 с. Полученная микроструктура соответствует 2-3 баллу ГОСТа 801-60, а среднее значение твердости, определенное на 10 образцахг составляет 204 НВ. Режим работы по способу, изложенному в формуле изобретения, заключающийся в семи Циклах нагрева стали со скоростью 20 /с до темг1ер§туры 85O;flO С, охлаждении путем обдува сжатым воздухом до С со скоростью 20 /с и окончательном охлаждении на воздухе. Причем в процессе нагрева при температуре 730 и 850°С осушествляют изотермические выдержки в течение 45 с. ГТолучаюшаяся микроструктура соответствует 2-3 баллу, а среднее значение твердости, определенное на 10 образцах, составляет 2074 Н Режим обработки по оптимальному режиму, заключающийся в семи циклах нагрева стали со скоростью 2О /с до температуры 830+10 С, охлажценни пут обдува сжатым воздухом до 60О+10 С со скоростью 20 /с и окончательном охлаждении на воздухе. Причем в процессе нагрева при температуре 730 и 830 С осуществляют изотермические выдержки в течении 30 с. Получающаяся микроструктура соответствует 2-3 баллу, а срюднее значение твердости, определенное на 10 образцах, составило 204 НВ, Формула изобретения Спосоо сфероидизирующей обработки вы сокоуглероднстых сталей, включающий мно гократное чередование скоростного нагрева стали выше Ас с охлаждением до темпера туры на 1ОО-150 С ниже Ас и оиончатель кое охлаждение на воздухе, отличаю - ш и и с я тем, что, .с целью ускоре- Kfei сфероиднзации карбидов к получения заданной структуры и твердости, скоростной нагрев осуществляют до тем- пературы на 50-100 С выше Ас и в процессе нагрева при температуре на ЗО-50°С ниже Ас и при температуре на 50-100 С выше Acj производят изотермическую выдержку в течение 1545 с. Источники информапни, принятые во внимание при экспертизе: 1. Раузин Я. Р. Термическая обработка хромистой стали. М., Машгяз, 1963, с, 62-63, 2.Ra -sonP. Jnenatfe . 1943, 151, № 2. 3,Кузнецов А. Н. Исследование и разработка перспективной технологии электротермической обработки деталей подшипников качения массовой серии. Автореф. диссертации, М., 1975. 4.Известия высших учебных заведений. Черная металлургия, 1966, № 4, 151-154.