Способ термообработки изделий

(9) (11 11)5 С 21 О 1/42, 6/00 ЕНИЯ Б ПИСАНИЕ ПАТЕ Н 46металлургический и С,Малиновметаллургический инсическая обработка ста, тельство СССРО 1/09, 1981,др, - Станки и инструс. 27-29,ИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) СПОСОБ ТЕРМИЗДЕЛИЙ Изобретение относится к металлургии,в частности к способам скоростной закалкинержавеющих сталей.Известны способы термообработки сталей с нагревом под закалку токами высокойчастоты (ТВЧ), В известных способах скоростной индукционный нагрев осуществляютсо скоростями 150-500 С/с обычно на 100150 С выше оптимальных температур приобычном печном нагреве, В результате такой обработки увеличиваются ударная вязкость, твердость и усталостная прочностьконструкционных сталей. Вместе с тем, известные способы скоростной закалки ТВЧкак правило не обеспеч вают сквозной прогрев деталей и не позволяют при используемых параметрах нагрева одновременноповышать прочностные, пластические свойства, ударную вязкость и износостойкостьсталей,Известен способ термической обработки стальных деталей высокой точности. за(57) Использование: изобретение относится к металлургии, в частности к способам скоростной закалки нержавеющих сталей с 13% хрома. Сущность: сталь 20 Х 13 подвергают скоростному нагреву, охлаждению и низкотемпературному отпуску, при этом скоростной нагрев ведут до-температуры Асэ+(370-450)С, а перед ним проводят улучшение, В результате термообработки по предложенному способу существенно повышаются комплекс механических и эксплуатационных свойств нержавеющих сталей, долговечность деталей, экономятся легированные стали, 1 з,п, ф-лы, 1 табл,ключающийся в проведении предварительной термообработки на троостит или сорбитЯ и последующего лазерного облучения рабо-чих поверхностей деталей, Недостатками известного способа являются малая глубина упрочненной эоны (О,75 мм) и "невозмож ность повышения комплекса механических 00 свойств, ЬЭЬЭНаиболее близким техническим реше- Д, нием, выбранным в качестве прототипа яв- ( 1 ляется способ лазерной закалки заключающийся в проведении предварительной термообработки (закалки и отпуске 300-600 С) и лазерной закалки поверхност- Оь ного слоя детали, Недостатками известйого способа являются невозможность повышения комплекса механических свойств(прочности, пластичности, вязкости, иэносостойкости) в объеме детали и малая глубина упрочиенной зоны (не более 1,05 мм),Целью предложенного способа является повышение механических свойств изделий.Указанная цель достигается тем, что в предложенном способе термической обработки изделий преимущественно из нержавеющих сталей, включающем улучшение, скоростной нагрев и охлаждение, скоростной нагрев ведут до Асз+(370-450) С, а затем йроводят низкотемпературный отпуск, При этом осуществляют объемный скоростной нагрев детали.При последующем" скоростном нагреве ТВЧ обеспечивается объемный (сквозной) прогрев испытываемых образцов. Более высокая температура скоростного нагрева Асз+(370-450 С), чем в известных способах, но отсутствие выдержки, с одной стороны, исключает полное растворение карбидов и гомогенизацию аустенита, (хотя все известные способы закалкипредусматривают выравнивание химсостава аустенита) с другой стороны, обеспечиваются достаточное растворение в аустените углерода и хрома и йеобходимое упрочнение мартенсита. В результате при закалке по предложенному способусохрайяется мелкозернистая структура, образуется тетерогенная дисперсная смесь мартенсита, карбидов и повышенное количество (18-20,) метастабильного остаточного аустенита, равномерно распределенного в структуре. Присутствие последнего наряду с другими структурными факторами и обусловливает одновременное повышение комплекса механических свойств, т,к. при деформации в процессе испытаний или при эксплуатации он претерпевает превращение в мартенсит. Это сопровождается дополнительным самоупрочнением и, одновременно, релаксацией микронапряжений, что и вызывает одйбвременное "повы шейие прочйостных, пластйческих свойств, ударной вязкости и износостойкости сталей,Скоростной объемный нагрев в предложенном способе осуществляют индукционным методом токами высокой частоты в одийаковых условиях со скоростями в интервале 200-50 С/с, т.к. начальная скорость по мере нагрева резко уменьшается при переходе стали из ферромагнитного в пара- магнитное состояние при температуре 768 С, ="Нагрев сталей до температур меньших Асз+370 С с указанными скоростями не обеспечивает достаточное насыщение аустенита углеродом и хромом, вследствие чего образуется низкоуглеродистый мартенсит пониженной твердости и недостаточное количество (или отсутствие) метастабильного15 20 лишь начинается, но не завершается по окончании нагрева, В результате образуется гетерогенная дисперсная смесь мартен- сита, полностью нерастворенных карбидов и равномерно распределенного остаточно го аустенита с мелким зерном, что и позво 30 35 40 испытаний из стали 20 Х 13 (разрывные гагаринские, ударные сечением 10 х 10 мм с О-образным надрезом, на кручение диаметром рабочей части 6 мм) предварительно подвергали улучшению (закалка с 1050 С и от пуск при температуре 720 С), После этого поодному образцу помещали в кольцевой одновинтовый индуктор диаметром 100 мм 50 расположение, Скоростной объемный равномерный нагрев всего образца осуществляли токами высокой частоты от лампового генератора ЛЗс параметрами работы:. анодный ток 7 А, частота тока 60 Гц, напря жение нэ контуре 6 кВ, мощность контура200 кВт, скорость нагрева составляла 200- 50 С/с, Время нагрева изменяли от 15 до 19.5 с, а температуру соответственно варьировали от 1000 до 1450 С, По истечении заданного времени нагрева образцы охлаж 5 10 остаточного аустенита. В результате не обеспечивается повышение прочностных сВойстВ,Скоростной нагрев до температур больших Асз+450 С с указанной скоростью вызывает почти полное растворение карбидов в аустените, быстрый рост аустенитного зернаи даже оплавление, что снижает все механические характеристики сталейДля получения указанного выше структурного состояния и достижения цели изобретения перед скоростной закалкой проводят улучшение, обеспечивающее формирование структуры сорбит отпуска с равномерным распределением карбидов в ферритной матрице. В. процессе скоростного нагрева в указанных условиях феррит, превращается в аустенит и, вследствие отсутствия выдержки растворение карбидов ляет реализовать цель изобретения. Другие исходные структурные состояния не обеспечивают формирование описанных выше структур при последующей скоростной закалки ТВЧ и не реализует цели изобретения Низкотемпературный отпуск проводится для уменьшения внутренних напряжений, стабилизации до определенного уровня остаточного аустенита и повышения пластичности сталей.Предложенный способ термообработкинержавеющих сталей опробован в произ-.водственных условиях ПО "Азовмаш". Стандартные образцы для механических симметрично относительно плоскости индуктора, обеспечивая при этом их осевое1782243 Условия нагрева Механические свойства и и к енин УдарнаявязкостьксО,МДжУмф Отнес. износостойкс п и нни ВРЕМЯ. С тампЕВОату.ра. с го.зМПа сО,з .МПа тлчМПа 15 П 1 В (оптим,)1919.5 11 по лрототипу Нагрев в 09 1.О 2.966,0 доз+200 Ааз+З 70 1290 1350 1190 1390 870 900 154 О 5 14 8 59 14зэ 1440 1420 1 ЗЗО Асз+420 доз+450 Аса+500 184 О 1610 400 1,6 0,9 Ог 6,856,25,5 1420 1450 1180 14 14 1 О 1 ОЭО 890 вго 4 О 34 27 47 47 31 о,в вез+120 1 О 7 О вго 64 О 980 59 1410 10 1 гоо 41 815 28 1345 я Улаяний ЕМ. Коррозионностойкие стали и сплавй.-М.: Метемтуртйе, 1980, с. 47 ..Составитель А.ЧейляхТехред М.Моргентал Корректор С,Пекарь Редактор Заказ 4288 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 дали в масле, после чего проводили низко- температурный отпуск при температурах 200-250 С, Испытания механических свойств сталей после термообработки по и редложен ному и известному способам проводили в лабораторных условиях Мариупольского металлургического института. Испытания на растяжение осуществляли на разрывной машине Р, на кручение - на машине КМ-1, на ударную вязкость - на маятниковом копре МК-ЗО, на износ - на машине МИМ.Результаты механических свойств йриведены в таблице.Из таблицы следует, что после термообработки по предложенному способу со скоростным нагревом до оптимальных температур Асэ+(370-450 С) прочностные (Оа, са,г, спи, то,э, пластические (д,ф 9) характеристики, ударная вязкость и износостойкость значительно выше, чем после ско, ростной закалки по способу прототипа, атакже чем после обычной закалки с нагревом в печи.Эффективность предложенного спосо ба заключается в существенном повышениикомплекса механических и эксплуатационных свойств, долговечности деталей и зкономии легированных сталей. 10 Формула изобретения1, Способ термической обработки изделий, преимущественно из нержавеющих сталей, включающий улучшение, скоростной нагрев, охлаждение, о т л и-.15 ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышениямеханических свойств изделий, скоростной нагрев ведут до Асэ+(370-450) С, а затем. проводят низкотемпературный отпуск;2. Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я 20 тем, что осуществляют объемный скоростной нагрев детали.