Способ упрочнения конструкционныхсталей c мартенситной структурой

Союз Советски кСоциалнстическккРеспублик О П И С А Н И Е 834158 СВИДЕТЕЛЬС АВТОРСКО)М К,з С 21 Р 7/06 с поисоединением з (23) Приоритет -Гееудеретвенкый комете СССР вв делам езееретенне и еткрытийОпубликовано Дата опублико 0.05.81. Бюллетень Юе 20ния описания 06.06.81(72) Авторы изобретеии рма 71) Заявитель ОННЫХ СТАРОЛ.) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ КОНСТРУК С МАРТЕНСИТНОЛ СТРУ Изобретение относится к машиностроению, преимущественно транспортному, и может быть использовано при упрочняющей обработке деталей из среднеуглеродистых конструкционных сталей с мартенситной структурой, работающих в условиях циклического нагружения.В современном машиностроении при изготовлении деталей, работающих в условиях циклического нагружения широко применяются конструкционные среднеуглеродистые стали мартенситного класса,Известны способы упрочнения деталей из этих сталей, включающие пластические деформирования поверхностного слоя детали с помощью упрочнителя (например, обкатывание шариком или роликом), которому сообщается значительная статическая нагрузка, достигающая в зависимости от прочности упрочняемой детали нескольких тысяч Н 11.Известен способ упрочнения металлических деталей, в котором перед поверхностным пластическим деформированием и после него проводят отпуск 12,Известен способ упрочнения конструкционных сталей с мартенситной структурой,включающии деформацию поверхностного слоя детали упрочнителем, приводимым . в движение энергией ультразвуковых колебаний 13.В каждом конкретном случае эффективность упрочнения стали пластическим деформированием поверхностного слоя зависит от исходной структуры и свойств стали, а соответственный прирост предела выносливости (сопротивления стали усталости или спо-, собности стали сохранять неизменными 10 свойства при циклическом нагружении) достигается при выборе оптимальной деформации"поверхностного слоя для каждого уровня прочности и определенной структуры. Эффективность упрочнения стали с мартенситной структурой известными способами в значительной мере зависит от величины нагрузки, прикладываемой к упрочнителю: предел выносливости увеличивается с ростом нагруз.ки на упрочнитель и стабилизируется лишь при высоких значениях нагрузки, которую в ряде случаев нельзя реализовать практически из-за ограниченных прочностных возможностей упрочняемой детали.Кроме этого, известные способы не позволяют в полной мере реализовать потенци834158 ровании поверхности, при этом реализуются процессы, уменьшающие общий уровень свободной энергии системы. Структурные изменения, происходящие в накопленном мартен- сите, имеющем высокий градиент остаточных напряжений сжатия по глубине, которые сопровождаются частичным его распадом, приводят к росту остаточных напряжений сжатия на поверхности, следствием чего является дальнейшее увеличение сопротивления стали усталости.10 П р и м е р. Проводят упрочнение цилиндрических деталей диаметром 10 мм, изготовленных из конструкционной среднеуглеродистой стали с мартенситной структурой (0,38 Щ Пластическое деформирование поверхност ного слоя детали проводят упрочнителем ввиде шарика диаметром 6 мм, ультразвуковые колебания которому через экспоненциальный концентратор ультразвуковых колебаний сообщаются электромагнитным преобразователем ПМС 15.18, питаемым отгене ратора УЗГ 2.10. Частота колебаний 20 кГцамплитуда колебаний 25 мкм. Упрочняемую деталь закрепляют в токарном станке и вращают с линейной скоростью 0,765 м/с при подаче 0,1 мм/об. Величина статической нагрузки на упрочнитель 40 - ,60 Н.После пластического деформирования поверхности проводят отпуск в интервале температур 200 в 2 С в течение 1,0 - 1,5 ч, Контроль за величиной остаточных напряжений сжатия и параметрами дислокацион- ЗО ной структуры осуществляют рентгеновскимметодом.Проверка эффективности проведенногоупрочнения показывает, что предел выносливости деталей, упрочненных предложенным способом, повышается на 50 - 55%, что З 5 на 5 - 10% выше того предела, которыйдостигается при использовании известного способа.Формула изобретения О, 095 0 0,765 401,444 30 60 5 Остаточные сжимающие напряжения 45 уравновешиваются в сравнительно небольших макрообъемах металла, а дислокационная структура, фиксирующая иакопленную при деформации энергию, отличается относительно малыми размерами блоков и повышенной плотностью дислокаций, находящихся в стенках блоков.В процессе последующего низкотемпературного отпуска, проводимого при определенных температурах и времени, происходит перестройка дислокационной структуры, за фиксированной при пластическом деформиВНИИПИ Заказ 4010/49филиал ППП Патент, г. альные возможности, заложенные в мартен- ситной структуре по увеличению сопротивления стали усталости, даже в том случае, если применяется неизкотемпературный отпуск.Цель изобретения - повышение эффективности упрочнения деталей из конструкционных среднеуглеродистых сталей с мартенситной структурой для увеличения сопротивления стали усталости.Поставленная цель достигается тем, что деформацию мартенсита осуществляют при статической нагрузке на упрочнитель равной 40 - 100 Н.Кроме того, после деформации проводят отпуск при температуре 200 в 2 С в течение 1,0 - 1,5 ч.В связи с импульсным воздействием и высокой скоростью деформирования поверхности детали упрочнителем, приводимым в движение энергией ультразвуковых колебаний, накопленная при пластической деформации поверхностного слоя энергия достигает максимума при значительно меньших значениях истинной деформации, чем в случае приложения к упрочнителю статической нагрузки. В результате, оптимум предела выносливости достигается при нагрузках на упрочнитель равных 40 - 100 Н.В таблице приведены значения статического момента образца (в условных единицах), который для данного материала однозначно связан с усталостной прочностью и зависит от величины статической нагрузки на упрочнитель при разной линейной скорости вращения образца. 1, Способ упрочнения конструкционныхсталей с мартенситной структурой, включающий деформацию поверхностного слоядетали упрочнителем, приводимым в движение энергией ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышениясопротивления стали усталости, деформациюмартенсита осуществляют при статическойнагрузке на упрочнитель равной 40 - 100 Н.2, Способ по п. 1, отличающийся тем,что после деформации приводят отпуск притемпературе 200 - 250 С в течение 1,0 - 1,5 ч.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Балтер М. А. Упрочнение деталей машин. М., Машиностроение, 1978.2. Авторское свидетельство СССР464631, кл. С 21 0 7/14, 1970.3. Авторское свидетельство СССР567757, кл. С 21 Р 7/04, 1971.Тираж 6 8 ПодписноеУжгород, ул. Проектная, 4