Способ упрочнения сталей мартенситного класса

Союз СоветскихСоцмалмстмческмкРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1893366(22) Завлено 03,08.79 (21) 280998325-27с присоединением заявки РЙдо делам изобретений и атерытнй(088.8) Дата опубликования описания 30.12.81Г/ Ордена Трудового Красного Знамени институт физики высоких давлений АН СССР(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЕЙ МАРТЕНСИТНОГОКЛАССА Изобретение относится к металлургии иможет быть использовано для обработки крупногабаритных заготовок, в том числе профилей сложной формы нз стали со структуроймартенсита.Известен способ упрочнения стали мартенситного класса, включающий закалку, отпуск,холодную пластическую деформацию со сте.ленью 2 - 5% путем гидроэкструзии и последующее старение 111Недостатком известного способа является 1 Осложность проведения процесса и используемойоснастки вследствие необходимости примененияжидкой рабочей среды и контейнера высокогодавления,15Цель изобретения - упрощение проведенияпроцесса и используемой оснастки,Поставленная цель достигается тем, что вспособе упрочнения сталей мартенситного класса,включаюшем закалку, отпуск, холодную дефор Омацию заготовки со степенью обжатия 2 - 5% ипоследующее старение, холодную пластическуюдеформацию заготовки осуществляют путемредуцирования в жесткой матрице и одновре. менного осевого сжатия вдоль оси встречными усилиями, действующими на торцы заготовки.Кроме того, до начала редуцирования заготовку сжимают вдоль оси до возникновения в ней напряжений, не превышающих предел текучести материала, а редуцирование произ. водят посредством перемещения матрицы отно. сительно сжатой неподвижной заготовки. Обычно при редуцировании ниэкоуглеродистых сталей удается получать степени деформации до 25%, Однако для деформационного старения мартенсита достаточно деформации 2 - 5%, что требует усилия, не превышающего 30% от предела текучести заготовки, Поэтому, пред. лагается выполнять редуцирование с одновре. менным воздействием на торец выходящего иэ матрицы изделия осевым усилием, направленным навстречу усилию редуцирования. Предельно допустимая величина этого встречного усилия зависит от предела текучести заготовки, поскольку предел текучести изделия в процессе деформации резко возрастает, а площадь сечения изменяется мало, В результате возможно вести редуцирование с механическим противокг/мм 1 Вид обработки 225,7 210 9,25 32 Редуцирование 9,8 224,6 209 34 237,7 гг 4 30,1 7,2 Гидроэкструзия 231,5 225 30,6 4,9 230,6 225 28,0 7,5 32,3 2,2 238,0 223 213 9,8 2,3 25 Волочение 214,5 14,6 219 228,5 10,6 2,6 14,7 25 давлением, величина которого может дости.гать 70% предела текучести материала заготовки, что позволяет значительно повысить сжимающие напряжения в зоне деформации, исключить образование микротрещин и повысить в конечном счете пластические характеристики изделия.Механическое противодавление может быть создано выталкивателем универсального гидрав. лического пресса. Однако, необходимое для этого усилие (учитывая вышеизложенное) мо. 0 жет вдвое превышать усилие редуцирования, Следовательно, мощность пресса в этом случае будет определяться не усилием редуцирования, а мощностью выталкивателя, что неудобно, по.скольку она обычно значительно меньше мощ ности главного цилиндра пресса. В связи с этим предлагается применить при редуцировании с проти. водавлением так называемый обратный метод редуцирования. Заготовку помещают в матрицу и сжимают осевым усилием, которое в сумме щ с усилием редуцирования вызывает в ней на.пряжения, не превышающие предела текучести, затем перемещают матрицу относительно сжа.той заготовки до завершения деформации. Из сравнения результатов, приведенных в . табннна, нанна, что значения орочноетн б,Я, пластичности (Чр) и ударной вязкости (а ) фф для образцов, продеформированных редуцирова. нием и гидроэкструзией практически не отличаютсядруг от друга и находятся в пределах разброса измереиий.П р и м е р 2, Из стали ЗОХГСН 2 А, термо-ээ обработанной по режиму: закалка 910 С в мас.Оле, отпуск 270 С в аечение 1 ч, изготовляют заготовки диаметром 13,7 и длиной 62 мм,4Предварительное сжатие заготовки осуществляюттраверсой пресса, а перемещение матрицы - выталкивателем или специальным гидроцилиндром.Это позволяет не только упростить осуществле.ние деформационного старения мартенсита в условиях всестороннего сжатия, но и получить дополнительный новый полезный эффект: болеерациональное использование мощности пресса,П р и м е р 1. Образцы для деформацииизготовляются из стали 40 Х 1 НВА, термообра.ботанной по режиму", закалка 870 С в масле,отпуск 200 С в течение 1 ч, и имеют следующиесвойства: бд - 180 кг/мм Ор я 131 кг/ммц = 13,5%; т = 50%; а р,= 5 кгм/смЧасть образцов с начальным диаметром 15,7и длиной 200 мм продавливают через коническую матрицу, изготовленную из твердого спла.ва. После деформации образцы старят в течениегода при Т = 20 С, Остальные образцы де.формируют для сравнения волочением и гид.роэкструэией через ту же матрицу.Механические свойства образцов, продеформированных по трем различным схемам, приведены в таблице,Часть иэ них подвергают редуцированию через твердосплавную матрицу со степенью деформации 5%, остальные в гидрозкструэ с той же степенью деформации. Усилие редуцирования 6,25 тс, Давление при гидроэкструэии 4200 атм, что соответствует усилию на торец заготовкй 6,2 тс. Таким образом, силовой режим при гидроэкструзии и редуцировании одинаков.П р и м е р 3. Заготовки диаметром 13,7 и длиной 62 мм из стали 30 ХГСН 2 А той же плавки после такой же термообработки редуцнСоставитель О. Корабельников Техред М. Гергель Корректор Е. Рошко Редактор Л, Филь Подписное Заказ 11330/11 Тираж 743 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 89336 руют со степенью деформации 5 %. воэдействуя на торец изделия усилием 11,5 тс в процессе редуцирования, т. е. создают механическое противодавление порядка 8200 атм. При этом к торцу заготовки прикладывают усилие 3 17,5 тс, что соответствует напряжению сжатия 120 кг/мм, т, е. несколько ниже предела текучести материала заготовки, Осадки и продольного изгиба заготовки в процессе такого редуцирования не наблюдается. 1 Ф Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает уровень прочностных и пластических характеристик изделий тот же; что и известный способ с использованием гидроэкструзии, Си. 1 ловые параметры деформации ло предлагаемому способу не отличаются от таковых при гидроэкструзни, однако практическое его осущест. вление не требует специализированного обо. рудования и дорогостоящей оснастки. Процесс зф деформации прост, безопасен и легко может быть автоматизирован, поэтому доступен для внедрения на любом машиностроительном предприятии с испАьэованием действующего оборудова. ния (универсальных гидравлических и механи- Э ческих прессов), Способ может быть применен для упрочнения деталей машин и инструмента,в том числе крупногабаритных.Формула изобретения 1. Способ упрочнения сталей мартенситногокласса, включающий закалку, отпуск, холоднуюпластическую деформацию заготовки со сте.ленью обжатия 2.5% и последующее старение,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения проведения процесса и используемойоснастки, холодную пластическую деформациюзаготовки осуществляют путем редуцированияв жесткой матрице и одновременного сжатиявдоль оси встречными усилиями, действующимина торцы заготовки.2. Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что до начала редуцирования заготовкусжимают вдоль оси до возникновения в нейнапряжений, не превышающих предел текучестиматериала, а редуцирование производят посред.ством" перемещения мамурины относительно ежа.той неподвижной заготовки.Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Яф 223124,кл. С 21 О 7/14, 1967 (прототип).