Способ термической обработки изделий с осевым отверстием

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 9) (11 2 П 9/38, 1/56 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР М 1154345, кл. С 21 Р 1/56, 1983.Авторское свидетельство СССР В 1076470, кл. С 21 Э 9/38, 1980, (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ С ОСЕВЫМ ОТВЕРСТИЕМ ,;(57) Изобретение относится к области термической обработки изделий машиностроения и может использоваться при закалке роторов из хромомолибденованадиевых сталеи с осевымотверстием. Цель - повышение эксплуатационных характеристик изделий засчет предотвращения перлитного превращения и исключения закалочныхтрещин, Роторы нагреваются до температуры аустенизации, выдерживаются, затем осуществляется подстуживание наружной поверхности на воздухе до достижения температуры Ат иодновременно с подстуживанием в осевое отверстие подается закалочнаясреда. После подстуживания к наружной,поверхности ротора подается закалочная среда и по окончании закалки осуществляется отпуск ротора. 1 ил.Изобретение относится к термической обработке изделий машиностроения и может быть использовано при закалке роторов с осевым отверстием, 5Цель изобретения - повышение эксплуатационных характеристик иэделий за счет предотвращения перлитного превращения при исключенни закалочных трещин.10На чертеже представлены зависимости максимальных растягивающих напряжений от средней скорости охлаждения наиболее теплоинерционной точ- ки.для двух вариантов закалки в воде изделий с наружным диаметром 1 м и диаметром осевого отверстия 0,2 м,Наибольшему значению скорости охлаждения соответствует закалка с одновременной подачей закалочной среды на наружную поверхность и в осевое отверстие, а уменьшение скорости охлаждения обеспечивается за счет увеличения продолжительности подстужива ния наружной поверхности на воздухе (кривая 1) или задержки охлаждения осевого отверстия (кривая 2), При использовании предлагаемого способа безопасный уровень напряжений достигается при высокой скорости охлаждения наиболее теплоинерционной точки, что позволяет предотвратить перлитное превращение стали и одновременно исключить .возникновение закалочных трещин,П р и м е р. Термическая обработка ротора из стали 25 Х 1 М 1 Ф (Р 2 М)массой 4 т с диаметром бочки 1,2 ми диаметром осевого отверстия 0,12 м,предусматривающая нагрев иэделий дотемпературы аустенизации, охлаждениеводой наружной поверхности и осевого отверстия, а также последующийотпуск.45оРотор нагревают до 950 С, выгружают из печи, стыкуют с устройством принудительного охлаждения осевого отверстия.В первом варианте охлаждения по дачу воды в осевое отверстие ротора начинают сразу после присоединения устройства для принудительного охлаждения, Внешнюю поверхность ротора подстуживают на воздухе пока ее темо пература не снизится до 750 С (Аг для стали Р 2 М), после чего ротор погружают в закалочный бак. Согласно расчетам температурного и напряженного состояния ротора, средняя скоростьохлаждения наиболее теплоинерционнойточки до температуры 625 С (Ат дляостали Р 2 М) равна примерно 400 С/ч,что исключает развитие перлитного гпревращения стали.В то же время максимальные растягивающие напряжения не превышаютуровня 500 МПа, безопасного при допустимых о техническим условиямразмерах металлургических дефектовдо 3 мм.Во втором варианте после нагреванаружную поверхность ротора подстуживают на воздухе, согласно прототипу,о,до достижения 750 С и потом опускаютв закалочный бак или даже роторопускают в закалочный бак сразу после нагрева. Воду в осевое отверстиеротора подают только после снижениятемпературы поверхности отверстия доо,625 С. В этом случае средняя скоростьохлаждения поверхности осевого отверстия не превышает 250 С/ч, что приоводит к образованию более 307 перлита в прилегающей к отверстию зонеи существенно снижает эксплуатационные характеристики ротора.В третьем варианте после нагреваротор опускают в закалочный бак и одновременно подают воду в осевое отверстие ротора. В этом случае в процессе охлаждения возникают растягивающие напряжения, превышающие 900 МПа,Такие напряжения в хрупкой закаленной структуре являются опасными приимеющихся в изделиях металлургическихдефектах. Применение рассмотренногоспособа охлаждения привело к возникновению закалочных трещин в роторах, изготовленных в промышленныхусловиях,Структурные исследования с помощьюоптического металлографического микроскопа показали, что после термообработки по предлагаемому способусталь имеет структуру. отпущенныхпродуктов распада по 11 ступени (бейнитного превращения). При термообработке по прототипу структуры сталив прилегающей к осевому отверстию зоне включает 29-32 Е продуктов распадапо 1 ступени (перлитного превращения).Механические испытания показали, что при термообработке по предлагаемому способу по всему значению заготовки эксплуатационные свойства1289898 Составитель В.КитайскийРедактор Н.Киштулинец Техред В.Кадар Корректор А.Зимокосов Заказ 7872/26 Тираж 572 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4 стали находятся в пределах: 60 =565-614 МПа; 6 = 672-723 М 1 а; Р = 19,2-22,4% 1 = 56,7-72,4%; КС 11 = 1,55-2,08 МДж/мПосле термообработки по прототипу 5 в основной части сечения эксплуата-. ционные свойства стали находятся на таком же уровне. Однако, вприлегаючщей к осевому отверстию зоне металл имеет пониженный предел текучести 10 02 343-391 МПа,Кроме того, понижены и имеют большой разброс значения ударной вязкости КСБ = 0,12-1,81 МДж/м . Эти характеристики ниже требуемых для осевой зоны роторов б 400 МПа, КСП0,4 МДж/мУльтразвуковой контроль опытной заготовки, обработанной по предлагаемому способу, показал отсутствие тре щин.Таким образом, предлагаемый способ термообработки повышает эксплуатационные характеристики стали роторов эа счет предотвращения перлитного превращения и исключает закалочные трещины. Формула изобретения Способ термической обработки иэделий с осевым отверстием, преимущественно роторов из хромомолибденовых сталей, включающий нагрев до тем. пературы аустенизации, выдержку при этой температуре, подстуживание наружной поверхности на воздухе до достйкения температуры Аг и охлаж 3 дение путем подачи закалочной среды к наружной поверхности и в осевое отверстие, отпуск, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик изделий за счет предотвращения перлитного превращения и исключения закалочных трещин, закалочную. среду в осевое отверстие подают в период подстуживания наружной поверхности.