Способ термической обработки сталей

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистицеских Реслублик(23) Приоритет -авт. свид-ву -21) 2517199 22 51) М. КлС 21 0 1/78 осударстввнный ивмнтвт СССР со делам изоорвтвннй и открытий72) Авторы иаобрете Н. Перегудов, В. И. Пи А. И. лев 71) Заявите но-исследовательский инсти автотрак 54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОИ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ 5 Изобретение относится к термическои обработке сталей, используемых для изготовления деталей в машиностроении. Легированные высокопрочные конструкционные стали обычно используют после обработки улучшение, сочетающей закалку стали с последующим отпуском при температурах 500 - 550 С.Известен способ термической обработки высокоуглеродистых (доз втектоидных) сталей путем нагрева до температуры аустенитизации, контролируемого охлаждения до температур распада аустенита в ферритоцементную (перлитную) смесь, быстрого нагрева стали под закалку 1.Этот способ обработки неприменим, однако, для доэвтектоидных сталей из-за выделения в процессе охлаждения избыточного феррита.Наиболее близким к изобретению является способ термической обработки сталей, включающий многократные нагрев стали до температуры аустенитизации, охлаждение до температуры бейнитного распада, изотермическую выдержку, завалку и отпуск стали 2. Эта обработка приводит к повышению как прочностных, так и пластических свойств стали (до 15 О/,). Такое изменение свойств обусловлено измельчением зерна в процессе многократных фазовых превращений аустенит-бейнит, бейнит-аустенит. Так, для стали 40 ХН после закалки с 820 С и электро- отпуска при 400 С й и = 170 кг/мм и 1 = 46/ а после циклической электротермообработки, с электроотпуском при 400 С й в = = 200 кг/мм- и Т = 43/о. Бейнитный распад предотвращает выпадение избыточного феррита. Недостатками способа являются, вопервых, значительная длительность процесса обработки (более 10 мин), что снижает производительность установок и приводит к окислению и обезуглероживанию поверхностного слоя деталей, и, во-вторых, неполная реализация высокой конструктивной прочности материала, так как образующийся из бейнита аустенит имеет вид пластин, а не сфероидов.Целью изобретения является создание способа, обеспечивающего сокращение длительности процесса обработки и повышение уровня конструктивной прочности.661026 Формула изобретения Составитель В. Шевченко Редактор С. Титова Техред О. Луговая Корректор Н. Стец Заказ 2391125 Тираж 652 Подписное ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 43Для достижения цели перед изотермической выдержкой производят нагрев до температуры минимальной устойчивости аустенита и при этой температуре производятизотермическую выдержку.При этом охлаждение с температуры аустенитизации целесообразно производить дотемпературы на 20 - 50 выше т. Мн.Для стали 40 ХН после проведения такойобработки при электроотпуске 400 С значения показателей конструктивной прочностисоставили Бв = 210 кг/мм и 1 = 40%.Повышение уровня конструктивной прочности стали осуществляется за счет значительного (до 1 мкм) измельчения зерна аустенита в процессе превращений перлит-аустенит, а выпадение избыточного феррита подавляется за счет охлаждения стали в область температур устойчивости переохлажденного аустенита, что способствует такжеобразованию мелкодисперсного перлита.Время обработки сокращается гю сравнению с известной с 10 до 4 мкм за счеттого, что перлитное превращение осуществляется за существенно меньшее время посравнению с бейнитным,Способ осуществляется следующим образом.Циклическая термическая обработка применяется для упрочнения образцов из стали 40 ХН. Для нагрева образцов используется прямое пропускание электрического тока;для ускоренного охлаждения - обдув водовоздушной смесью. Термообработке подвергают цилиндрические образцы длиной 100 мми диаметром 10 мм.Пример /. Производится четыре циклаэлектротермической обработки, заключающейся в нагреве со скоростью 20/с до 840++ 10 С, охлаждении до 350 со скоростью200/с, нагреве со скоростью 20/с до 630 С,изотермической выдержке при 630 С в течение 40 с. После последней изотермическойвыдержки проводится нагрев со скоростью20/с до 840 С, закалка водяным спрейернымохлаждением и отпуск путем нагрева до температуры 400 С со скоростью 20/с. Получение значения предела прочности и относительного сужения составляет 210 кг/мм и48 о/Пример 2. Производится четыре циклаэлектротермической обработки, заключающейся в нагреве со скоростью 20/с до 840 ч+ 10 С, охлаждении со скоростью 200/с до400 С, нагреве со скоростью 20/с до 630 С,изотермической выдержке при 630 С в те 4чение 40 с. После последней изотермической выдержки проводится нагрев со скоростью 20/с до 840 С, закалка водяным спрейерным охлаждением и отпуск путем нагрева 5 до 400 С со скоростью 20/с. Полученныезначения предела прочности и относительного сужения составляют 200 кг/мм и 50 /о.Предлагаемый диапазон температур охлаждения связан со следуюшими факторами.Повышение т. Мн на 20 связано с опасностью перехода через т.Мн. при охлаждении с большой скоростью за счет инерции охлаждающей системы. Верхний предел температуры охлаждения т.Мн. +50 связан с тем, что дальнейшее повышение температуры существенно уменьшает количество зародышей в инкубационной области, определяюпгих дисперсность перлита.Способ обработки целесообразно использов ггь при термической обработке деталей простой конфигурации (шпильки, болты, по луоси и др.) в варианте с нагревом ТВЧдля перехода на экономнолегированные стали. Обработка позволяет также уменьшить рабочее сечение детали.Изменяя температуру отпуска можно получить трсбуемые сочетания прочностных и пластических свойств стали. 30 1. Способ термической обработки сталей,включающий многократные нагрев до температуры аустенитизации, охлаждение до температуры бейнитного распада, изотермическую выдержку, закалку и отпуск, отличаюсцийся тем, что, с целью повышения кон структивной прочности и сокрашения длительгюсти обработки, перед изотермической выдержкой производят нагрев до температуры минималыюй устойчивости аустенита и последнюю осушествляют при этой температуре.2. Способ по и. 1, отличаюгиийея тем,что охлаждение с температуры аустенитизации производят до температуры на 20 - 50 С выше т.Мн.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент СШЛ Х 3826694, 148 в 123,1976.2. Кидин И. Н. Физические основы электротермической обработки металлов и спла вов. М., Ме 1 аллургия, 1969, с. 223.