Способ термической обработки заготовок Советский патент 1981 года по МПК C21D1/78 C23F17/00 

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК

t

Изобретение относится к термической обработке заготовок из среднелегированных цементуемых сталей с повышенной устойчивостью переохлажденного аустенита.

Известен способ термической обработки заготовок из сталей с повышенной устойчивостью переохлажденного аустенита. Этот способ заключается в закалке на бейнит на спокойном воздухе с температуры выше точки Асг на 50-200°С и последующем отпуске .

Однако этот способ не обеспечивает хорошую обрабатываемость резанием из-за получения в процессе обработки недифференцированной структуры зернистого перлита. Такая структура ведет к налипанию материала заготовок на режуший инструмент, повышению температур и сил резания, снижению чистоты осфабатываемой поверхности,

. Известен также способ термической обработки стальных заготовок, включаюший аустенитизацию при 1350° С (/1с -1-530°С), медленное охлаждение до 730°С (Ам), выдержку при этой температуре в течение 15 мин, закалку в масле и отпуск при 425°С (Ас 300°С) 2.

Для низколегированных сталей с пониженной устойчивостью переохлажденного аустенита этот способ позволяет получить структуру непрерывной тонкой сетки феррита вокруг зерен троостосорбита. Для сталей с повышенной устойчивостью переохлажденного аустенита этим способом получается структура троостосорбита при высокой твердости материала заготовки. Это приводит к снижению стойкости режуш.его инструмента в 2-5 раз. Кроме того, высокая температура аустенитизации ведет к увеличению энергоемкости процесса, а также росту размера зерна аустенита и соответственно повышению деформации деталей после окончательной цементации и закалки.

Известен способ термической обработки изделий из низколегированной стали, например 12Х1МФ, включающий аустенитизацию, двухступенчатое подстуживание (800- 830° и 500-600°С), охлаждение на воздухе и высокотемпературный отпуск 3.

Этот способ для сталей с повышенной . устойчивостью переохлажденного, аустенита такж не позволяет получить требуемую структуру, обеспечивающую хорошую обрабатываемость резанием.

Наиболее близким к предлагаемому является способ обработки доэвтектоидных цементуемых и. улучшаемых сталей, включающий нагрев до температуры полной аустенитизации, ускоренное охлаждение до температуры перлитного превращения и выдержку 4.

Этот способ позволяет получить дифференцированную феррито-перлитную структуру, однако он эффективен только для сталей с минимальным временем завершения изотермического превращения, например для сталей 25ХГНМ, 15ХГН2ТА. Для сталей с повышенной устойчивостью переохлажденного аустенита необходимо длительное время для получения дифференцированной феррито-перлитной структуры.

Например, для стали 12Х2НЧА температура максимальной скорости перлитного превращения составляет 600°С. Время заверщения перлитного превращения при 600° составляет 34 ч.

При длительности процесса 4-6 ч получается не феррито-перлитная, а ферритомартенситная структура, которая не обеспечивает хорощую обрабатываемость металла.

Цель изобретения - сокращение длительности обработки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе термической обработки заготовок, преимущественно из среднелегированных цементуемых сталей с повышенной устойчивостью переохлажденного аустенита, включаюшем нагрев выше АО на 50-150°С, охлаждение до температуры перлитного превращения, выдержку и охлаждение, после охлаждения производят отпуск при температуре ниже Aof на 20-40°С.

Кроме того, выдержку производят при температуре максимальной скорости перлитного превращения.

Указанная термическая обработка обеспечивает улучшение обрабатываемости заготовок резанием на чистовых операциях. Это объясняется наличием дифференцированной микроструктуры полиэдрического феррита и зернистого перилита.

Способ осуществляют следующим образом.

Производят нагрев заготовок до температуры, лежащей выще точки А на 50- 150°С (800-950°С), затем выдерживают при этой температуре до завершения аустенитизации. После этого .охлаждают до температуры максимальной скорости перлитного превращения (590-630°С), выдерживают при этой температуре до распада 25-70% переохлажденного аустенита (1-3 ч), затем охлаждают на спокойном воздухе до комнатной температуры и проводят высокий отпуск при температуре ниже АЫ на 20-40°С (600-690°С). Выдержка при температуре максимальной скорости перлитного превращения обеспечивает дифференциацию структуры за счет появления полиэдрического феррита, а при дальнейшем охлаждении до комнатной температуры происходит закалка оставшихся участков аустенита, обладающих

повышенной устойчивостью. При последующем высоком отпуске происходит образование зернистого перлита на месте закаленных участков. Окончательная структура состоит из зерен полиэдрического феррита и

.. зернистого перлита.

Не рекомендуется проводить выдержку при температурах, отличающихся от температуры максимальной скорости перлитного превращения в ту или другую сторону более чем на 10°С, поскольку возрастает необходимое время выдержки и процесс термической обработки удлиняется. По тем же причинам не рекомендуется проводить выдержку до распада более чем 70% переохлажденного аустенита. Выдержка до распада менее 25% переохлажденного аустенита не обеспечивает требуемую дифференциацию структуры.

Оптимальное количество феррита определяется маркой стали, возможностями термического оборудования и условиями обработки заготовок (поковок шестерен) резанием.

Пример 1. Производят термическую обработку поковок щестерен из стали 12Х2Н4А, Для этой стали Ati 660°С, Ас 760°С. Температура максимальной скорости перлит° ного превращения 600°С, время завершения перлитного превращения при 600°С составляет 34 ч.

Поковки нагревают до 900°С и выдерживают при этой температуре 40 мин, после

J чего охлаждают с печью до температуры 600°С и выдерживают при этой температуре 2 ч, затем охлаждают на спокойном воздухе до комнатной температуры, после чего подвергают отпуску при 630°С в течение 3 ч (неполная закалка с отпуском).

0 После обработки получена структура из 40-45% полиэдрического феррита и 55- 60% зернистого перлита (точечного), твердость 170 НВ.

Пример 2. Проводят обработку поковок из стали 12ХНЗМ. Для этой стали Act 730°С, А« 790°С. Температура максимальной скорости перлитного превращения 620°С, время заверщения перлитного превращения составляет 16 ч.

Поковки нагревают до 900°С, выдерживают 40 мин, охлаждают с печью до температуры 620°С, выдерживают при этой температуре 1 ч, затем охлаждают на воздухе до комнатной температуры, после чего подвергают отпуску при 690°С в течение 3 ч. 5 После обработки получена структура из 40-45% полиэдрического феррита и 55- 60% зернистого перлита (точечного), твердость 179 НВ.

Предлагаемый способ термической обработки за счет получения дифференцироваиной структуры полиэдрического феррита и зернистого перлита позволяет снизить налипание материала обрабатываемого изделия на инструмент, повысить чистоту обработанной поверхности на один .класс, улучшить стружколомание при резании и увеличить стойкость режущего инструмента в 2-5 раз при одновременном повышении производительности металлорежуш,его оборудования.

Формула изобретения

охлаждение до температуры перлитного превращения, выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью сокрашения длительности обработки, после охлаждения производят отпуск при температуре ниже Arf- на 20-40°С..

.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4.РЖ «Металлургия. 1977,-№ 11,11Н881