Способ упрочнения стальных изделий

(5 ГОСУДАРСТВЕНМЫПО ИЗОБРЕТЕНПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯМ АНИ ЗОБ ЕТ ИЯ ЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМ(21) 4834905/02 (57) Способ упрочнения стальных изде- (22) 05.04.90 лий. Изобретение относится к метал- (46) 30.01.92. Бюл, Ф 4 лургии, конкретнр к поверхностной закалке (71) Институт теплофизики СО АН СССР при изготовлении станков и транспортной (72) В.В. Марусин и В,П. Костылев техники. Цель изобретения -увеличение ре- (53) 621.785.79 (088,8) сурса работы иэделий, Способ включает на- (56) Турлыгин АЛ. Индукционный нагрев и: трев до. температуры закалки ТВЧ в прочностные свойства стали, Сб, Трудов . многоимпульсном режиме: длительность ЦНИИТМАШ. М.: Машиностроение,1953,с импульса и паузы 0,03-0.05 и 0,02, - .0,1 с, 30-40. удельная мощность в импульсе 10-50Щукин В.Г Зиновьева В П. и Марусин кВт/см, охлаждение водой, Способ поэво- В.В. Получение толстых закаленных слоев. ляет получить глубину закаленного слоя 1-2 Иэв.-я СО АН СССР, сер. техн., в,2, 1989, с, . мм и повысить ресурс работы машин.и ме-106. ханизмов(пары вал- втулка, шестерни и др.) (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ в 1,5 раэа,1 табл,ИЭДЕЛИЙ мя Изобретение относится к металлургии, ва поверхности, мала, Для повышения глув частностик поверхностной закалке сталь-. бины упрочненного слоя необходимо ис- . 4 йых изделиЯ, и может быть использовано пользовать более низкие частоты, что ведет С) при изготовлении. станков и транспортной к росту глубины проникновения ВЧ-поля в 09 техники. деталь (толщина скин-слоя д-, ов ),глубиИзвестен способ упрочнения стальных ны прогрева и вследствие этого к росту глу изделий поверхностной закалкой путем их бины закалки. ЬЭ нагрева высокочастотными импульсами с . Наиболееблизкнмкнзобретениюязля.временами импульсов тменее б.,т с и по ется способ упрочнення стальных изделий следующей автозакалки при обливе Латали . поверхностной закалкой путем нетрезв по.водой. Упрочнение поверхностного слоя верхности иэделия высбкочастотным полем.стального изделия в этом методе осуществ-низкой частоты 440 кГц с длительностью ляется вследствие мартенситообразования импульсов менее 0,1 с и глубиной прогрева и диспергирования зерна.в слое. до 1 мм и последующей автоэакалки нагреОднако известный способ не позволяет того слоя при обливе детали водой. Глубина получать глубину упрочненного слоя более упрочненного слоя, в котором также имеет 0,5 мм.вследствие. того, что при рабочей место мартенситообразование и диспергичжтотв 27 МГц глубина проникновения по.- рование зерна, имеет порядок 1 мм. Более ля в деталь, определяющая глубину прогре.высокая глубина упрочнения по сравнению с аналогом связана с применением более низкой рабочей частоты.Однако способ-прототип не позволяет получать глубину упрочненного слоя более , 1 мм при сохранении его высоких прочностных свойств, Причина заключается в том, что вследствие экспоненциального спада ВЧ-поля и энерговыделения в слое (от поверхности вглубь металла) верхние слои металла нагреваются с максимальной скоростью. При нагреве они становятся все более "магнитопрозрачными" для поля (при достижении точки Кюри магнитная проницаемость,и 1, точка Кюри для сталей Ол 1040 К), поле проникает на большую глу- бину, чем в начальной стадии процесса нагрева, однако поле не успевает проникнуть на глубину, достаточную для получения упрочненного слоя толщиной 1-2 мм, из-за того, что верхние слои, прилегающие к поверхности перегреваются и происходит их вскипание.Цель изобретения - увеличение ресурса работы стальных изделий путем повышения толщины упрочненного слоя.Изобретение иллюстрируется следующим примером.П р и м е р, Обработке подвергают изделия из ст.45. Нагрев поверхности до температуры закалки не менее 900 - 1000 С ведут импульсами высокочастотного поля частотой 440 кГц, используя генератор ВЧГ 6-60/0,44, переоборудованный в импульсный режим работы. Устанавливают площадь однократной обработки 0,5-1,5 см, применяют медные водоохлаждаемые индукторы с ферритовыми концентраторами энергии. Нагрев ведут в многоимпульсном режиме, при этом количество импульсов по меньшей мере три, длительность импульсов составляет 0,03 - 0,05 с, длительность паузы между импульсами составляет ть. - 0,02-0,1 с, удельная мощность в импульсе 10 - 50 кВт/см . После на 2грева осуществляют охлаждение водой. Глубина упрочненного.слоя лежит в интервале 1-2 мм.5 Для сравнения проводим закалку изделий по способу-прототипу (нагрев иэделия ТВЧ до 900 С, длительность импульса 0,03- 0,08 с, охлаждение водой, глубина закаленного слоя 0,4-0,85 мм).10 . Данные после обработки по предлагаемому и известному способам приведены в .таблице.Повышение. глубины упрочнения примногоимпульсной ВИЗ получено на ряде 15 среднеуглеродистых сталей (ст.65, 40 х, У 8 идр.).Таким образом, использовние предлагаемого способа упрочнения стальных иэделий позволяет получить упрочняющий слой 20 в 1,5-2 раза большей глубины, чем по известному способу, что позволяет повысить ресурс работы машин и механизмов. в том числе, когда износ в 1-2 мм допустим (пары вэл-втулка, направляющие, шестерни, тру. бы перекачки и др;), Так, ресурс работы деталей экскаватора ЭКГИ, упрочненных методом многоимпульсной ВИЗ, более чем в 1,5 раза выше по сравнению с ресурсом работы его деталей, упрочненных по стан дартным способам. Формула изобретения Способ уйрочнения стальных изделий,включающий нагрев поверхности изделия 35 высокочастотным полем импульсного типа ипоследующуюзакалку, отл и ча ю щи й с я тем, что, с целью повышения ресурса работы изделий путем увеличения толщины упрочненного слоя, обработку изделия ведут в 40 многоимпульсном режиме, при этом количество импульсов по меньшей мере три, длительность одного импульса и паузы составляет 0,03-0,05 и 0,02-0,1 с, уд 2 ельная мощность в импульсе 10-50 кВт/см, 45Повышение ресурса,ТвердостьНИС, болев Длитель- Длительность им- ность паупульса. с зы, с Глубина, упрочненого слоя, мм УдельнаяМОЩНОСТЬимпульса.кВт/см агаемый способ П е 30 10 50 Известный 0 0 0 60 60 60 30 0,03 0,05 0,08 0,4 0,6 0,85 Составитель В:РусаненкоРедактор М. Келемеш Техред М.Моргентал Корректор Т. Малец Заказ 4 И Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035,Москва, Ж, Раушская наб.; 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 0,03 0,03 0,03 0,05, 0,05 0;05 0,05 0,06 0,06 0,03 0,05 0,05 0,03 0,05 0,03 0,01 0,02 0,03 0,015 0,05 0.07 0,15 0,03 0,12 0,03 0,1 0.1 0,02 0,02 0,1 0,5 2,0 1,50;6 1,3 1,6 1,0 0,7 1,0 0,9 1,2 1;05 1.,5 2,0 1,1 60 . 60 60 60.60 60 60 60 60 50 60 60 60 60 60 3 4 4 5 3 5 2 5 2 3 3 3 3 3 50 50 50, 50 50 50 50 50 50 50 50 45 50 50