Способ термической обработки заготовок

(59 4 С 21 П 1/78 ВСЕГОНЦИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬСТВУ ВТОРСНОМУ Саид(71) Камское объедиству большегрузныхГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(57) Изобретение касается термической обработки, а именно способов термической обработки заготовок из среднелегированных цементируемых сталей, полученных с установок непрерывной разливки, Цель изобретения - улучшение обрабатываемости резанием за счет стабилизации структуры. Шестерню, изготовленную из стали, полученной с установок непрерывной разливки, подвергали нагреву до. 900-920 С в течение 144 мин, охлаждению в течение 5 мин до 680 С, изотермической выдержо ке в печи при 620 С в течение 240 мин, охлаждению до комнатной температуры на воздухе, ступенчатому отпуску в аЮ4-зонной печи в интервале А - (10- 30) С до А, - (80- 100) С, 1 табл.13018Изобретение относится к термической обработке сталей, а именно к способам термической обработки заготовок .из среднелегированных цементуемых сталей, полученных с установок непрерывной разливки, для улучшения обрабатываемости резанием.Цель изобретения - улучшение обрабатываемости резанием заготовок за счет стабилизации структуры. 10После горячей пластической деформации (ковки или штамповки) заготовки загружают на поддон и помещают в агрегат иэотермического отжига. В печи аустенитизации агрегата осуществляется нагрев заготовок до температуры А +(50-150) С и выдержка при этой температуре. Затем поддон с заготовками переталкивается в камеру подстуживания, где проводится охлаждение заготовок до температуры перлитного превращения, после чего поддон помещают в печь изотермической выдержки и выдерживают при температуре максимальной скорости перлитного25опревращения (600-660 С) в зависимос - ти от марки стали. Далее заготовки охлаждают на воздухе до комнатной температуры. После изотермического отжига заготовки подвергают отпуску в трех- или четырехзонной печи, При этом в первой и последней зонах печи устанавливается и поддерживается температура, соответствующая Л - (80 -оР 1100) С. В средней зоне (зонах) печи 35 температура соответствует А , - (10о30) С. После прохождения заготовок через отпускную печь их охлаждают на воздухе.После осуществления термическойобработки по предлагаемому способу получается ферритно-перлитная структура и твердость стали в пределах170-207 НВ, что обеспечивает удовлетворительную обрабатываемость резани- ф 5ем заготовок на автоматических линиях. Бейнит в структуре отсутствует.1П р и м е р. Термическую обработку заготовок (шестерня), изготовленных из стали 20 ХГНМТА, полученной сустановокнепрерывной разливки, проводят в производственных условиях сиспользованием промышленного агрегата изотермического отжига и отпускной печи. Температурно-временной режим термической обработки включаетО в себя аустенитизацию при 900-920 С в течение 144 мин, охлаждение в те 56 2чение 5 мин в камере подстуживанияодо 680 С изотермическую выдержкуов печипри 620 С в течение 240 мин, охлаждение до комнатной температуры на воздухе, а также отпуск заготовок в 4-зонной печи, температура в которой соответствует. "1-я зона 600 С, 2-я и 3-я зоны 680 С, 4-я зона 600 С, Время нахождения заготовок в каждой зоне печи составляет 90 мин.Режимы термической обработки заготовок, структура и свойства стали 20 ХГНМТА с установок непрерывной разливки после различных способов термической обработки приведены в таблице (где П - перлит, Ф - феррит, Б - бейнит, Т - тростит, М - мартенсит). Особенностью стали с установок непрерывной разливки от горячекатанного металлопроката является неравномерность макроструктуры по сечению заготовки, выраженная в наличии плотного металла столбчатого строения в подповерхностной зоне, переходящего в зону более крупных дендритов. Микроструктура стали соответствует сорбитообразному перлиту с ферритом в виде мелких осей дендритов внутри зерен, а также характеризуется ферритоперлитной неоднородностью (полосчатостью), Кроме того, по сечению заготовки имеется химическая микронеоднородность, о чем свидетельствует дендритное строение и большая полосчатость структуры. Химическая микроне- однородность приводит к существенному различию свойств стали в микро- объемах (критические точки, устойчивость переохлажденного аустенита, критическая скорость закалки и т.д.).С помощью дилатометра "РогшаэгогР" для стали 12 ХН 2 с установок непрерывной разливки начало превращения перлита в аустенит зафиксировано прио о, 630 С, конец превращения - при 680 С, а для горячекатанного металлопрокао та - соответственно при 670 и 680 С.В процессе нагрева до температурыоАс+ (50- 150) С, выдержки, охлаждения ,цо температуры перлитного превращения, выдержки и последующего охлаждения,цо комнатной .температуры в заготовках, изготовленных из стали с установок непрерывной разливки, формируется структура, включающая перлит, феррит и бейнит. Образование бейнита связано с химической микронеоднородностью в стали. Дополнительный стуФормула и з о б р е т е н и я Иикрострук- Твердость, Микротвердость, АНЧтура НВ НЧ Температурный режим о обработки, СОбрабатываемость 710-710 в 7-710- 247 473 226 Поломка 341 инструмента 305 19 362 165 305 207 362 155 П+Ф+Б П+Ф+Б 710-680-640-640 680-680-640-640 600-680-680-600 680-640-600-600 680-620-600-600 269 269 49 Удовлетво 241 192 187 рительная255 192 63 262 198 64 255 192 63 183 187 П+Ф 680-620-600-550 183 П+Ф+Б 292 207 321 114 Поломка ин 640-620-600-600 223 струмента 600-600-600-600 302 197 353 156 217 П+Ф+БДлительность выдержки при каждой температуре. соответствует 90 мин.Приведена микротвердость трооститно-мартенситной структуры. 3 1301 пенчатый отпуск приводит к стабильному получению структуры "феррит + перлит". При этом на этапе выдержки при температуре А, - (10-30) С происходит распад бейнита на перлит сорби 5 тообразный. Завершение отпуска приотемпературе ниже А, на 80-100 С с последующим охлаждением заготовок на воздухе позволяет стабильно фиксировать структуру, состоящую из ферри та и перлита.Окончание операции отпуска при температуре, превышающей А - (80 - 100) С, приводит к образованию бейнита в структуре. Это связано с хими ческой микронеоднородностью стали, а именно с наличием микрообъемов в стали с повышенным содержанием легирующих элементов, для которых критическая точка превращения перлита в 20оаустенит на 40-50 С ниже, нежели для среднего состава стали. В таких микрообъемах стали в процессе отпуска заготовок идет превращение перлита в аустенит, и при последующем охлаж денни на воздухе из аустенита образуется бейнит, отрицательно влияющий на обрабатываемость резанием.После такой обработки на заготовках, дет. 5320-2402110, шестерня, получена структура "феррит + перлит",856 4 твердость 187 НВ и зафиксирована удовлетворительная обрабатываемость резанием на линии механической обработки. Поломок режущего инструмента и преждевременного его износа не наблю далось. Положительные результаты по обра. - ботке резанием получены и на других термически обработанных по предлагаемому способу заготовках, изготовленных из сталей, полученных с установок непрерывной разливки. Способ термической обработки заготовок, преимущественно среднелегированных цементуемых сталей по выходе их с установки непрерывной разливки, включающий нагрев до Ас + (50 -о3150) С, выдержку, охлаждение до температуры перлитного превращения, выдержку, охлаждение и отпуск, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения обрабатываемости резанием за счет стабилизации структуры, отпуск проводят ступенчато с последовательным понижением температуры в интервале от Аг, - (10-30) С до Ао, - (80-100) С.