Способ термической обработки крупных поковок Советский патент 1982 года по МПК C21D1/78 

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КРУПНЫХ ПОКОВОК

I

Изобретение относится к металлургии, а

именно к термической обработке крупных

поковок из флокеночувствительных сталей.

Известен способ термической обработки, заключающийся в том, что изделие перед за.калкой подвергают дополнительному обезводораживающему режиму, который проводят при температуре нагрева на 30-40° С ниже АС с вьщержкой 1.

Однако 3tcT способ не применим для.сплошных сечений размером более 300 мм, изготбвленных из сталей повышенной флокеночувствительности.

Известен также способ согласно которому концентрация водорода в металле снижается под действием магнитного поля, которое накладывают на изделие в процессе изотермической выдержки в интервале температур 450- 350С 2.

Однако способ трудоемок, требует специального оборудования для намагничивания. Известен способ антифлокенной термической обработки крупных поковок включающий поеле переохлаждения с температур аустенитизацин нагрев до 650° С 3.

Однако этот способ характеризуется большой продолжительностью технологического цикла.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому техническому эффекту является способ термической обработки крупных поковок, включающий вьздержку после ковки при 550-650°С,

10 охлаждение до 300-320° С, вьщержку, нагрев до АС. + (20-40°С), вьщержку, охлаждение до 200-250° С, выдержку, многократный нагрев и охлаждение с изотермическими выдержками при 640-650° С и 200-250° С и окон1$чательное регулируемое охлаждение 4J.

Недостаток способа заключается. в том, что замедляется диффузия водорода к поверхности заготовок при переохлаждении с температур 640-660 до 200-250° С. распад аустени20та при этих температурах переохлаждения быстро затухает, что также замедляет диффузию I водорода из металла, в связи с чем необходимы длительные выдержки при 640-660°С. Цель изобретения - сокращение длительнооти процесса термической обработки за счет ускорения диффузии водорода из металла. Поставле шая цель достигается тем, что согласно способу термической обработки крупных поковок, -включающему выдержку после ковки при 550-650°С, охлаждение до 300320°С, выдержку, нагрев до ACIJ+ (20-40°С) выдержку, охлаждение до 200-250° С, многократные нагрев и охлаждение с изотермическими- вьщержками при 640-660° С и 200- 250° С и окончательное регулируемое охлаждение, после выдержки при 200-250°С поковки многократно нагревают до АС + {20-50°С) и охлаждают до 640-660 С. Многократный нагрев до АС , + (20-50°С) Иохлаждение до 640-660°С с,изотермической выдержкой при этой. температуре обеспечивает следующие благоприятные для диффузии водорода факторы;при 640-660°С обеспечиваются условия для наиболее полного распада непревращенного аустенита в перлит, который обладает повышенной врдородопроницаемостью и для максимальной диффузии водорода из м талла в этом диапазоне температур. Выдержка при 650° С также необходима для обеспечения постоянного условия для распада нераспавщегося аустенита и для максимальной диффузии водорода; при последующих нагревах выше АС устраняется отрицательное влияние выдержки на стабилизацию (устойчивость) к распаду нераспавшегося аустенита. Поэтому сообщаемый подогревом импульс обеспечивает более текснкнык и полный при последующем охлаждении распад аусзенита, что ускоряет диффузию водорода из металла; многократ ный нагрев до температуры выше АС приводит к частичному превращению на поверхности некоторых объемов перлита в аустенит и к дестабилизации нераспавшегося аустенита. Вследствие этого в поверхностном слое загото ки (поковки) на некоторой глубине образуется по контуру несплошная тепловая аустенитная рубашка. Образование такой рубашки создает дополнительные условия для повышения разности парциального давления (PI Р) между внутренними (Pj) и наружными объемами (Pj) так как аустенит, имеющий способность неограниченно растворять в себе водород, как-бы отсасывает на себя водород. При этом диффузия водорода в атмос феру из непревращенных объемов перлита в аустенит по прежнему не прекрашается. При последующих охлаждениях до 640--660° С и преврашении из локальных объемов, насыщенных водородом, последний легко удаляется к поверхностным слоям и далее и атмосферу. Последующие нагрев свыше Aj; и охлаждение ро 640-660° С дает новые импульсы уско рению диффузии водорода от глубинных слоев к поверхности. Количество таких импульсов зависит от легированности стали, ее флокеночувствительности и массивности поковки. Пример. Для проверки предлагаемого способа и сопоставления с известным откованы из наиболее флокеночувствительной стали 34ХНЗМ ступенчатые пробы диаметром 500/ 00 мм с длиной каждой ступеньки 400 мм. Каждая из 4 проб весит около 1800 кг. Пробы откованы из слитка весом 9 т под прессом 2500 т. Слиток выплавлен в основной мартеновской печи и с температурой около 600-650°С подан в вагоне-термосе в цех, где загружают в печь для нагрева под ковку. Сталь имеет следующий состав,%: С 0,33; Мп 0,64; Si 0,28; Сг 0,95; Ni 2,81; Mo 0,32; 50,016; Р 0,014. Содержание водорода, определенное методом вакуумнагрева (на п)иборе Баталина) на образцах взятых при разливке стали 7,9 смV100 г. Степень интенсивности вьщеления водород в зависимости от выбранного интервала температур и вьщержек определяют следующим образом. Серию образцов 7 мм и 50 мм нагревают до различнь1х температур выше А,; и ниже АС и по количеству выделившегося водорода при каждой данной температуре судят 06интенсивности его выделения из металла. Результаты исследования, проведенные методом вакуумНагрева (прибор Баталина).показывают, что интервал температур: нагрев выше АС на 20-40° С и охлаждение ниже АС на 20-100° С является наиболее предпочт{ тельным для ускоренной диффузии водорода из металла. Интенсивность выделения водорода из металла при многократном нагреве до температуры АС + (20-50)°С и охлаждении до 640660° С с выдержками определяют на образцах 5 мм и 30 мм, взятых от опытного слитка при его разливке. Полностью выделение водорода заканчивается через 22 мин. Откованные из опытных, слитков поковки;пробы подвергнуты антифлокенному изотермическому отжигу. Содержание водорода в образцах вырезанных из темплетов от поковокпроб 1,4-1,5 см /100 г металла, В темплетах, шлифованных и травленных 20%-ной азотной кислотой и 15% персульфата аммония, флокенов не обнаружено. В результате проведенных экспериментов достигнуто сокращение длительности изотермических вьщержек при 640 -660° С и общего цикла антифлокенной термической обработки на 16-18%.

Формула изобретения

Способ термической обработки крупных поковок, преимущественно из флокеночувствительных сталей перлитного и мартенситного класса, включающий вьщержку после ковки при 550650° С, охлаждение до 300-3 20° С, выдержку нагрев до Acg+ (20-40)° С, вьщержку, охлаждение до 200-250° С, выдержку, многократные нагрев и охлаждение с изотермическими выдержками при 640-660° С и 200-250° С и окончательное регулируемое охлаждение, о тличающийся тем, что, с целью сокращения длительности процесса за счет ускорения диффузии водорода из металла, после вьщержки прл 200-250° С поковки много(20-50)°С и охнагревают до А +

кратно

лаждают до 640-660° С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4.Сборник технологических инструкций по термической поковок и стального литья Ново-Краматорского машиностроитепьного .завода им. В. И. Ленина, Краматорск, 197, с. 15-18.