Способ изготовления кольцевых деталей

СОКИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТЙО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВЧОРСКОМУ СВИД 6 ГГЕЛЬСТВУ ти- акры 21) 3381094/22-02(56) 1 Айторское свидетельство ССВ 214568, кл. С 21 0 8/00, 1965.2. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М., "Металлургияф 1978, с. 358-359.3. Берлявскнй В.Л, и др. Высокотемпературная термомеханичеокая об.работки колец подшипников.-"Металловедение и термическая обработкаметаллов", 1975, В 3, с. 58-59.4. Авторское свидетельство СССРЭ 217422, кл. С 21 0 8/00, 1966.(54)(57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ; включающий нагрев заготовок до температуры аустенитизации, пластическую деформацию в процессе охлаждения и окончательное . охлаждение, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения. комплекса механическнх. свойств деталей, пластическую деформацию.проводят в процессе охлаждения до температуры бейнитного превращения, а окончательное охлаждение ведут на воздухеи 2. Способпоп, 1, отл ч а ю щ и й с я тем, что пп ческую дефорцию осуществляют той радиальной раскаткой.1016378 Изобретение относится к изготовле" нию деталей и предназначено дляВ изготовления и упрочнения кольцевых деталей иэ конструкционных сталей иэ заготовок в процессе закрытой раскатки. 5Известен способ упрочнения стали, .включающий нагрев до температуры аустенитиэации, переохлаждение до температур промежуточного превращения аустенита и деформацию растяже-. 10 нием на 15-20 в начальной стадии распада аустенита с последующим его завершением при температуре деформации без закалки 1.Недостатками данного способа, ограничиъающими его применение, являются малые величины деформации и необ-. ходимость точного фиксирования начала и конца процесса с целью осуществления растяжения в начальной стадии распада.Известен также способ упрочнения с деформацией во время перлитного превращения., согласно которому сталь после аустенитизации охлаждают до температур перлитного превра" 25 щения и деформируют изотермически во время этого превращения2.Недостатком данного способа является необходимость задержки процесса при охлаждении. до температуры 30 перлитного превращения, что снижает производительность. Кроме того, небольшие степени обжатия при формообразовании вследствие высокого сопротивления дефор- мации при температурах перлитного превращения снижают,технологические возможности способа, Необходимость проведения деформации при постоянной температуре требует при менения специального оборудования, поддерживающего эту температуру.Известен также способ изготовления кольцевых заготовок, включающий нагрев заготовок до 830-840 С, 45 закрытую радиальную раскатку и немедленную закалку в содовом растворе на мартенсит с последующим отпуском при 180-200 С 3.Недостатком данного способа является узкий температурный интервал нагрева, требующий жесткого койтроля за его точностью.Кроме того, для осуществления немедленной закалки детали ее производят вместе с обоймой сразу после55 раскатки, затем закаленную деталь удаляют из обоймы. Это приводит к увеличению трудоемкости изготовления. Кроме того, возникает необходи- . 60 мость проведения дополнительной термической операции отпуска) для получения требуемых механических свойств, что снижает производитель" ность способа. 65 Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления зубьев звездочек цепных передач, включающий нагрев вьпце температуры аустенитного превращения, пластическую деформацию накаткой и последующее охлаждение до температуры самоотпуска с последующим повторением цикла накатки 4.В известном способе нагрев производится до 1000-1200 С, когда может иметь место рост .аустенитного зерна, и процесс деформации заготовки происходит практически только в аустенитном состоянии при температурах выше порога рекристаллизации. При этом в очаге деформации имеют место процессы динамической а в междеформационный период - статической) рекристаллизации, приводящие к разупрочнению. Последующее принудительное спреерное) охлаждение фиксирует структуру мартенсита с исходной структурой рекристаллизованного аустенита, характеризующегося отсутствием дислокационных субграниц, обеспечивающих наряду с высокой прочностью высокое сопротивление хрупкому разрушению трещиностойкость) . Последующий самоотпуск приводит к формированию структуры сорбита отпуска, имеющей низкую плотность дислокаций и не имеющей дислокационных субграниц "выметенных" при мигра - ции границ или коалесценции субзерен в процессе рекристаллиэации, в реэуль:ате чего прочностные и пласти" ческие свойства, а также трещиностойкость, снижаются. Самоотпуск мартенсита приводит также к выделению цементитной Фазы преимущественно по границам мартенситных кристаллов, что вызывает вследствие распада остаточного аустенита охрупчивание материала.Целью изобретения является повышение комплекса механических свойств деталей.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления деталей, включающему нагрев заготовок до температуры аустенитизации, пластическую деформацию в процессе охлаждения и окончательное охлаждение, пластическую деформацию проводят в процессе охлаждения до температуры бейнитного превращения, а окончательное охлаждение ведут на воздухе.Пластическую деформацию осуществляют закрытой радиальной раскаткой. Предлагаемое выполнение способа повышает механические свойства обрабатываемых деталей благодаря тому, что процесс деформации начинается при температурах более низких, чем в известном, что затрудняет про1016378 1риал - сталь 45, нагревают в индукторе до 1000 ф С и переносят в матрицу с внутренним диаметром 172 ммДалее осуществляют процесс радиальной раскатки. Начало деформации 5 соответствует 900 ОС, окончание -550 ОС. Суммарная степень обжатиясоставляет 45. Раскатанную заготовкувыпрессовывают из матрицы и охлаждают на воздухе.10Согласно известному способунагрев заготовки осуществляли до. 1100 С, далее проводили раскатку сокончанием деформирования при 750 С.Затем заготовку выпрессовывали изматрицы и подвергали принудительному охлаждению с помощью спрейерадо температуры самоотпуска 550 ОС. Вид обработки Механические свойства 9 а - ,кДж6. МП 68 МПГ Заготовка, раскатанная по известному способу 254 774 12,4 512 37 Заготовка, раска:танная по.предлагаемому способу 891 18,6 635 7.25 55 аВ результате обработки по пред-. лагаемвму способу предел,текучести увеличился по сравнению с известным на 25, .времейное сопротивление - на 15При этом одновремен:но возрасли пластичностьфвозросло.на 50) и ударная вязкость на 280) . Такой комплекс прочностных 45пластических свойств и ударной вязкасти позволяет существенно повысить конструктивную прочность деталей.Сравнйтельиый айализ структуры проводили с помощью оптической и .просвечивающей электронной микроскопии. Структура стали после обработки по известному способу - сорбит отпуска с плотностью дислокаций м 2.10) смХарактер дислокацион-: ной структуры отвечает рекристаллизованному состоянию, наблюдаются вы-. деления цементитной фазы. После обработки попредлагаемому способу. структура стали .состоит в основном . из верхнего и нижнего бейнита Плот ность дислокаций л .5 10 см , при ВНИИПИ Заказ 3323/28 Тираж 568 Подписное филиал ППП "Патент", г, Ужгород,ул.Проектная,4 текание процессов рекристаллизации, . и заканчивается в интервале температур бейнитного превращения, когда весь углерод связан в цементитную фазу - диспергированную и однородно распределенную по объему. В этом случае, если явление самоотпуска бейнита имеет место, то оно лишь увеличивает пластичность и трещиностойкость материала за счет снятия пиковых нап,яжений (явление возврата) . То есть получающаяся структура бейнита характеризуется высокой плотностью дислокаций ( 510" см 9), равномерно распределенных по объему зерен, наличием дислокационных субграниц разориентации и однородно распределенных по объему дисперсионных цементитных выделений. Все это обеспечивает болЕе высокую прочность, пластичность и трещиностойкость материала.П р и м е р. Кольцевую заготовку ф 160 к 20 мм, высотой 50 мм, матеМеханические свойства кольцевыхзаготовок, полученных предлагаемыми известным способами, приведеныв таблице. этом они распределены равномерно по объему зерен.Кроме того, появилось большое количество границ разориентации и возросли плотность и степень однородности дисперсных цементитных выделений.В результате структурных изме- нений увеличилась прочность сталй при одновременном увеличении пластичности и вязкости.Предлагаеьый способ изготовления кольцевых деталейобеспечивает повышение прочностных, пластических свойств и сопротивление разрушению, что позволит снизить вес конструкцийаКроме того, исключается необхо" димость использования специального принудительного охлаждения.Экономический эффект от использования предлагаемого способа термо" механической обработки кольцевых деталей составит 51,6 т. руб. в год при программе 156500 щт. в год).