Способ термической обработки стальных изделий

(51) 5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТВУ А ВТОРСНОМУ Сви пособ о ствляют следующ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Спектор А.Г. и др. Структура исвойства подшипниковых сталей.М,:Металлургия, 1980, с. 218,222.МИТОМ, 1988,1, с. 54-55.(57) Изобретение относится к термиобретение относится к термичесбработке стали с помощью концентрированных источников энергии,конкретнее электронным лучом, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении подшипников качения,Цель изобретения - повышение контактной выносливости.Сущность изобретения заключаетсяв том, что поверхности трения каченияподвергают нагреву со скоростью -10Э-10 К/с подвижным ленточным элекФтронным лучом без оплавления поверхности, ширина которого должна бытьбольше ширины поверхности качения,и обработку производят за один илинесколько проходов ленточного луча,при этом на поверхности образуетсяупрочненный слой, причем толщина этогослоя должна ие менее, чем в 1,5 раза 2ческой обработке стали с помощью кон . центрированных источников энергии, конкретнее электронным лучом, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении подшипников качения. Цель изобретения - повышениеконтактной выносливости, Поверхностькачения подшипника подвергают закалке подвижным ленточным электронным лучом с шириной луча более чем ширина поверхности качения и с образованиемзоны упрочнения глубиной в 1,5 раза больше глубины зоны расположения максимальных касательных напряжений, возникающих при трении качения. превышать глубину расположения эоны максимальных касательных напряжений, возникающих при трении качения.При поверхностной термообработке ленточным электронным лучом без оплавления поверхностные слои материал имеют структуру скрытокристаллического мартенсита с остаточным аустенитом и мелкодисперсные карбиды, Мик ротвердость такой структуры 11000- 12000 МПа. Плотность дефектов кристал лической структуры повышается на порядок по сравнению с объемной термообработкой (закалка+низкий отпуск), пРоисходит иэмельчение блоков. Все это затрудняет образование и распрострайение усталостных трещин в поверхностном слое.1595924 3Изделие после окончательной меха.нической обработки йодвергают поверхностной термообработке ленточнымЭлектронным лучом без оплавления.ирина луча больше ширины поверхноститрения качения. В противном случаеобработку всей поверхности придетсяпроизводить за несколько параллельныхпроходов. Но краям этих проходов образуются зоны высокотемпературногоотпуска, что резко снижает контактнуювыносливость поверхности:. При ширинеленточного луча, большей. ширины об"рабатываемой поверхности, зон отпуска 15не образуется. Обработка может проводиться как за один проход, так и занесколько новторных проходов, При повторных проходах луча по поверхности,уже подвергнутой ранее электроннолучевой обработке, параметры слоя изменяются незначительно: немного повышается толщина упрочненного слояи незначительно повышается твердость.Повторная обработка ощутимого изменения свойств поверхностного слоя недает,При обработке параметры электронного луча выбирают такими, чтобы не было оплавления поверхности. При оплавлении поверхностный оплавленный слойимеет структуру крупнокристаллическогомартенсита, уменьшается твердость и дефектность структуры, что ведет к понижению долговечности поверхностей ка 3чения.Толщина упроченного слоя должнапревышать глубину расположения зонымаксимальных касательных напряженийне менее, чем в 1,5 раза., В противномслучае .значительные касательные напряжения, возникающие при качении,действуют на границе упроченного слояс основным материалом или вблизи ееи вызывают быстрое зарождение и раз4витие трещин на этой границе. Этоприводит к отслаиванию упрочненногослоя и резко уменьшается долговечность. При полуторной толщине упро 5чненного слоя по сравнению с глубиной;расположения зоны максимальных касательных напряжений на границе упроченного слоя с основным материалом напряжения существенно уменьшаются и контактная выносливость повышается.)Способ реализуется на установке, состоящей из вакуумного агрегата, поз. воляющего получить вакуум 10 -10 мм рт.ст электронной пушки с оптикой Пирса, создающей ленточный электронный луч требуемых параметров, и блоков питания пушки.Технологическая схема способа повышения контактной выносливости подшипниковых сталей:1. Химическая очистка обрабатываемой поверхности.2. Загрузка изделий в вакуумнуюкамеру.3. Откачка вакуумной камеры до рабочего вакуума.4. Вывод электронной пушки на рабочий режим.5, Электронно-лучевая обработкаповерхности,6. Напуск атмосферы в камеру ивыгрузка изделий.Пример конкретного режима обработки поверхностей качения подвижнымленточным электронным лучом;Материал сталь ШХ 15,;Скорость движениялуча 2 см/с;Ускоряющее напряжение 9 кВ;Ток луча О, 16 А;Тощина луча 1 мм;Толщина упроченногослоя 160-180 мкм.Исследования в электронне-лучевойобработке на долговечность поверхностей трения качения проводили на кольцах роликоподшипников Р 12208. Внутренние кольца обрабатывали по предлагаемому.способу и собирали с наружными кольцами и телами качения, которые подвергали лишь объемной тер- Омообработке. Стендовые испытанияпроводили на испытательной станцииГПЗна машине ЦКБпри нагрузке 10900 Н и числе оборотов внутренних колец 3800. При данной нагрузке 5зона максимальных касательных напряжений, возникающих при качении, длявнутреннего кольца находилась наглубине 100 мкм.Как показали испытания, долгЬвечность колец с электронно-лучевой об- Оработкой по указанному способу повышается в 3-4 раза по сравнению спрототипом, При этом ленточный электронный луч позволяет обрабатыватьповерхности различной конфигурациибез переналадки оборудования.Формула изобретенияСпособ термической обработки стальных изделий, преимущественно поверхСоставитель А.КуяяминТехред М.Ходаннч Корректор Т, Малец Редактор А.Лежнина Заказ 2890 Тираж 511 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и.открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10 5159592461 ности качения подшипников, включаю- , симальных касательных напряжений, щий нагрев без оплавления поверхности возникающих при трении качения под-: качения ленточным электронным лучом шипников, нагрев осуществляют лучом с заданной шириной луча и закалку с шириной более ширины поверхности с образованием заданной глубины зоны качения, а закалку проводят с обраэоупрочнения, о т л и ч а ю щ и й с я ванием зоны упрочнения глубиной, прерФтем, что, с целью повышения контакт- вышающей глубину расположения эоны ной выносливости, предварительно опре- максимальных касательных напряжений деляют глубину зоны расположения мак О не менее чем в 1,5 раза.