Способ струйной закалки изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК А 9) (1) 51) С 21 Р 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о титучэ Те мета о на979,ЛИЙ о(57) Истроени етения является повызакалки неподвижныхшение качеств изделий путем ижения скорости ох лаждения поры изделий того появл При осуще верхность не ют сначала с духа. Такие вляют один з а затем - вождения осущес труи воды циклы охл другим послед ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Таганрогский комбайновыйи Донецкий политехнический инс(56) Головин Г.Ф. и Зимин Н.В.нология термической обработкилов с применением индукционноггрена. - Л.: Машиностроение, 1с.29-31.Авторское свидетельство СССВ 996466, кл. С 21 П 1/02, 198 ОБ СТРУЙНОЙ ЗАКАЛКИ ИЗДретение относится к машии может быть использова Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при термообработке изделий иэ легированных сталей,Целью изобр м ре понижения температупредотвращения эа счетчия закалочных трещин.ствлении способа на поподвижного иэделия подапри термообработке изделий из легиро-.ванных сталей. Целью изобретения является повышение качества закалки неподвижных изделий путем снижения скорости охлаждения по мере понижениятемпературы изделий и предотвращенияза счет этого появления закалочныхтрещин. Способ включает подачу чередующихся струй воды и воздуха на неподвижные изделия с бесступенчатойрегулировкой скорости охлаждения припоследовательном снижении соотнощенияпродолжительностей подачи воды и воздуха в каждом цикле от 5-3 до 1-0, 1по мере охлаждения стали, Суммарнаядлительность каждого цикла обработкиводой и воздухом равна 2-10 с. Крометого, частота смены циклов охлаждения обратно пропорциональна среднемассовой скорости охлаждения. 1 табл. тельном снижении соотношений продолжительности подачи воды и воздуха в каждом цикле от 5: 1 - 1: 1 до 1: 1 1:10 по мере охлаждения стали. Суммарная длительность каждого цикла обработки водой и воздухом 2-10 с.Обеспечение закалки неподвижного изделия позволяет производить обработку деталей практически любой формы. Способ возможно реализовать в усло,виях действующего цеха или участка машиностроительного завода, так как он не требует дополнительно большой. площади.Скорость охлаждения снижается по мере понижения температуры, достигая минимальных значений в области температур мартенситного превращения. Реализация предлагаемого способа при менительно к закалке изделий из легированных сталей позволяет отказаться от закалки в масле и в расплавах, что делает процесс более технологичным экономичным, экологически болееУчйстым и безопасным.Изменение отношения продолжительности подачи воды и воздуха в каждом цИнпе от 5-3 в начальной стадии ох лйждения, до 1-0,1 на завершающем еГо этапе позволяет последовательно снижать скорость охлаждения изделия. Увеличение отношения продолжительностей подачи воды и воздуха более чем 20 51 нецелесообразно,. так как средняя скорость охлаждения на начальной стадйи излишне высокая, что увеличивает вероятность образования трещин, осо,бенно в изделиях с малым сечением из 25 среднелегированных сталей. Снижение продолжительности подачи воды по отношению к воздуху в цикле менее чем 1: 10 соответственно приведет к полу,чению недостаточной средней скорости охлаждения на завершающем этапе для Получения однородной структуры закалки по всему сечению из ниэколегироВанных сталей.На начальной стадии охлаждения отношение продолжительностей охлаждения водой и воздухом в цикле, равное 5, необходимо для сталей с относительно невысокой устойчивостью пере- охлажденного аустенита, а равное 3 - 4 О для среднелегированных сталей с повы-Шенной устойчивостью переохлажденного 3 аустенита. На заключительной стадии охлаждения в области температур мартенситного превращения отношение про должительностей охлаждения водой и воздухом в цикле для сталей с невысокой и повышенной устойчивостью пере- охлажденного аустенита устанавливается равным соответственно 1:1 - 1:2 и 1:5 - 1:10.Уменьшение суммарной длительности каждого цикла охлаждения ниже 2 с нецелесообразно из-за сопоставимого по величине необходимого времени переключения подачи воды и воздуха в цикле, что затруднит регулирование заданной скорости охлаждения. Увеличение длительности каждого цикла охлаждения водои и воздухом свыше 10 сне обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости охлаждения, Небольшая длительность каждого циклаохлаждения (1-3), реализуется дляизделий с небольшим расчетным сечением 10-30 мм, длительность цикловувеличивается с увеличением Расчетного сечения изделия, достигая максимальных значений 8-10 с для иэделийс расчетным сечением свыше 100 ммсталей с повышенной устойчивостьюпереохлаждения аустенита.Уменьшение скорости охлажденияпо мере снижения температуры изделияпроисходит за счет снижения длительности охлаждения водой в каждом цикле по отношению к длительности охлаждения воздухом. Это позволяет реализовать на начальной стадии охлажденияв области температур возможного перлитного превращения и минимальной устойчивости переохлажденного аустенита, охлаждение с высокой скоростьюпревышающей критическую, в дальнейшем эта скорость постепенно снижается, достигая минимально необходимыхдля реализации мартенситного превращения значений в температурном интервале этого превращения.Реализация предлагаемого способапозволяет исключить появление трещинпри закалке изделий легированныхсталей за счет охлаждения при мартен-,ситном превращении с усредненной скоростью 20-30 С/с, исключающей возникновение при этом значительных термических напряжений,П р и м е р. Вал самоходного ком байна Дониз стали 40 Х массой9 1 кг с расчетным диаметром 40 мм,Уоимеющий температуру 860-890 С, поме"щают в спрейер, охватывающий всю поверхность изделия, к которому подведены вода давлением 1,5-2 атм и сжатый воздух давлением 4-5 атм. Сменуохлаждающих сред производят автоматически по заданной программе.Результаты исследований процессазакалки вала сведены в таблицу. В опытах 1-3 получена удовлетворительная структура закалки по всему сечению вала при отсутствии закалочных трещин, т.е. результат аналогичен закалке в масле.Выбор оптимального варна.нта определяется характером деформа.ций,редне- ассовая Конечная Суммарная длиСреднемассовая температурастали к Характеристика цикла охлажденияЦиклохлакдения Опыт структурастали, наличие дефектов емперауратали вачале тельностьцикла, с Откло- Средняянекие скоростьохлахдеВремяохВремяохламденнаводой концу цикла, С лахния,град./ дениво 9духо 50+2020+2020+5 5 7015 .2 55+5 0,5 25+5 870+10 5 450120, 4 120+20 2 Мартенсит +Мартенси 2 статочны аустени калочн 870+10 440+20 160120 трещиныТроостит +12 12 012 О+3 5 15765В опыте 4 закалочные трещины выз- ваны излишне высокой скоростью охлаждения в процессе первого цикла. При испытании опыта 5 в конечной структуре наблюдается троостит, что свидетельствует о предельном отношении времени охлаждения водой ко времени охлаждения воздухом, равном 1;10 на второй стадии процесса, т.е. 10 от 440 до 160 С.Дальнейшее снижение этого отно.шения не испытывают, так как это приводит к образованию в структуре свободного феррита, ,15Опыт 6 приводит к образованию тре.щин, вследствие того, что при отношении 10:2 процесс проводят при 60 оС, т.е. на стали мартенситного превращения. 20Предлагаемый способ закалки позволяет получить более однородную , структуру по сечению изделий с расчетным .сечением более 30 мм по сравнению с за-, калкой в масле, отказаться от исполь: 25 зования масла в качестве охлаждающей среды для легированных сталей и лик 75 6видировать в результате этого оции очистки и мойки изделий. Способявляется экологически чистым по сравнению с закалкой легированных сталейв масле, позволяя устранить слох 1 нуюсистему удаления паров масла и очистки сточных вод, отказ от сложных про"тивопожарных установок. Способ .обеспечивает более благоприятные условияработы термистов. формула изобретенияСпособ струйной закалки изделий,включающий подачу чередующихся струйводы и воздуха на поверхность изделия, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения качества закалки изделий за счет предотвращениятрещинообразования, подачу струй воды н воздуха на поверхность изделияосуществляют последовательно и циклами, при постепенном снижении отцикла к циклу соотношения в них времени подачи воды и воздуха от 5-3 до1-0,1 и суммарной длительности каждого цикла 2-10 с,