Способ термической обработки деталей

.ч- /А.К. ХерсонскийНаучно-производственное объединение до механизациии автоматизации производства машин для хлопководства(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ Изобретение относится.к способамтермической обработки сталей и сплавов и может быть использовано в машиностроении при изготовлении пружини пружинных элементов,Известна изотермическая закалкапружинных сталей, заключающаяся в нагреве изделия до температуры закалки,совместном охлаждении поверхности исердцевины изделия до температуры10изотермической выдержки, выдержка приэтой температуре и охлаждение изделия до комнатной температуры 13. в воде приводят к появлению на поверхности микротрещин.Известен также способ термическойобработки изделий, включающий ступенчатую закалку: охлаждение в водес образованием определенного процента мартенсита и изотермическую выдержку в селитре 33.Недостатком известного способаявляется низкая производительность обработки. Способ характеризуется высокой длительностью выдержки изотермического распада.Известен способ закалки пружинных элементов из кремнистых сталей на воду с последующим отпуском 21.Однако при изотермической обработке пружинных элементов, продолжительность операций отпуска и сложность длительной выдержки деталей Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо соб термической обработки деталей, преимущественно из пружинных марок сталей, включающий нагрев до температуры аустенизации, охлаждение в среде с максимальной охлаждающей способностью до получения мартенсита в поверхностном слое и последующую изотермическую выдержку в среде с минимальной охлаждающей способностью 141.89968Однако достигаемым способом уровень сжимающих напряжений повышает степень коробления деталей из пружинных сталей. Применение способа ограницено также тем, что на деталях с се чением меньше 20 мм не удается осуществить удержание температуры сердцевины свыше 700 С за время закалки иьотпуска поверхностного слоя или его изотермической закалки. Кроме того, способ требует минимум двух видов нагревательного оборудования и двух видов оборудования для охлаждения поверхности и детали в целом, - это усложняет автоматизацию способа. В 1 ф связи с растянутостью технологической цепочки операций низка производительность способа.Цель изобретения - повышение производительности термообработки и обес-р печение равномерной структуры.Для достижения поставленной цели в способе термической обработки деталей, преимущественно из пружинных марок сталей, включающем нагрев до тем- р пературы аустенизации, охлаждение в среде с максимальной охлаждающей способностью до получения мартенсита в поверхностном слое и последующую изотермическую выдержку,в среде с минимальной охлаждающей способностью, охлаждение и изотермическую выдержку осуществляют непрерывно - последовательным перемещением детали через несмешивающиеся среды, при этом охлаждение проводят до образования 1-53 мартенсита с последующим его полным распадом в процессе изотермической выдержки.40Кратковременное предварительное охлаждение поверхности детали обеспечивает накопление в поверхностном слое определенного количества мартен- сита, который в процессе охлаждения сердцевины и перераспределения тепла по сечению превращается в мартенсит отпуска, тростит и т.д сердцевина же охлаждается со скоростью, близкой к критической для данной марки стали, поэтому производят одновременное охлаждение с целью уменьшения потерь тепла и одновременного достижения сердцевиной и поверхностью температуры бейнитного превращения, Последующее охлаждение детали в расплаве селитры обеспечивает сокращение времени изотермической выдержки за счет ,того, что образованные в процессе 3 4предварительного высокоскоростногоохлаждения иглы мартенсита и продукты его распада, образовавшиеся в процессе охлаждения сердцевины и перераспределения тепла, служат дополнительными центрами превращения переохлажденного аустенита, Увеличениечисла центров превращений обеспечивает значительное увеличение обьемной скорости превращения в начальный,период, то есть сокращает время инкубационного периода, тем самым уменьшая общую длительность изотермицеской закалки,Способ осуществляют следующимобразом.Деталь, зафиксированную на пластинчатом конвейере селитровой ванны, вводят в зону закалки, При своем движении деталь через датчики системы управления включает в рабочий режим устройство для введения воды, охватывающее зону закалки, Определенное количество воды мгновенно вводится в зону закалки на поверхность расплаЬа, Деталь, вместе с движением конвейера, непрерывно последовательно перемещается сквозь"слой быстро испаряющейся воды, при этом поверхность детали охлаждается до температуры начала мартенситного превращения со скоростью 350-550 С/с с одно- временным охлаждением сердцевины со скоростью, близкой к критической; На поверхности детали происходит мартенситное превращение, При переходе детали через граничный слой вода- селитра и дальнейшем движении детали через расплав температура поверхности и температура сердцевины выравниваются и достигают температуры беннитного превращения стали (температуры расплава). Образовавшийся в процессе охлаждения детали в воде мартенсит поверхности и продукты его превращения (мартенсит отпуска, тростит) служат дополнительными центрами кристаллизации, Время охлаждения детали в воде, регулирующее количество накопленного в поверхностном слое мартен- сита, зависит от толщины водяного слоя над поверхностью расплава и скорости движения конвейера. В зависимос 4ти от геометрии детали и скорости.движения конвейера регулируется мгновенный расход воды, который и создает слой воды определенной толщины. После испарения воды конвейер подает в99683 Формула изобретения Составитель А. Денисова Редактор В, Данко Техред М. Надь Корректор С. "ШекмарТираж 586 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д 4/5 Заказ 12090/36 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,5 8 зону закалки новую деталь, вновь включающую в рабочий режим устройство для введения воды, и цикл закалки повторяется снова.П р и м е р 1. Прутковый элемент транспортера корнеуборочного комбайна из стали 65 Г закаливают в селитровой конвейерной ванне с температурой расплава 320-10 С. Габариты пруткового элемента 1200 х 80, диаметр прутка 16 мм. Скорость движения ленты конвейера 2 мм/с, Расход воды на деталь 410,5 л, толщина слоя воды над расплавом в зоне закалки 5-7 мм, время перемещения детали сквозь водяноймслои 2,5 О,1 с, скорость охлаждения поверхности 350 фС/с. Процент остаточного аусуенита 97 ф 1,5. Время нахождения детали в расплаве селитры 7,5 0,5 мин (время изотермической выдержки), процент остаточного аустенита 83, твердость НВС 42-48.П р и м е р 2. Пластинчатую пружину жатки комбайна СКиз стали 60 С 2 А закаливают в селитровой конвейерной ванне с температурой расплава 310+ 10 С. Габариты пружины 520 Х Х 20, толщина - 6 мм. Скорость движения ленты конвейера 5 мм/с. Расход воды на деталь 60,6 л, толщина слоя воды над расплавом в зоне закалки 6-8 мм, время перемещения детали 1,510,1 с, скорость охлаждения поверхности 550 С/с. Процент остаточного аустенита 9411, Время нахождения детали в расплаве селитры 9,5 ф Т 0,5 мин (время изотермической выдержки), процент остаточного аустенита 9,5 Ф, твердость НВ с 43-47.После термообработки в примерах 1 и 2 получены пружинные элементы сложной конфигурации с высокими характеристиками пластичности и прочности, а такж малым короблением по сравнению с известными спосабами. Предел упругости и ) возрос на 7- 113, предел выносливости - на 2,2- 2,4 кгс/мм. Использование предлагаемого способа термической обработки деталей изпружинных сталей обеспечивает посравнению с известными следующие преимущества:повышение производительности трудапри термообработке деталей из пружинных сталей на 50-80;1 Ерасширение арсенала средств обработки пружинных сталей, возможностьавтоматизации процесса изотермической закалки;обеспечение комплектности оборудования для закалки в двух средах.15 Способ термической обработки деталей, преимущественно из пружинных ма-.20 рок сталей, включающий нагрев до температуры аустенизации, охлаждениев среде с максимальной охлаждающейспособностью до получения мартенситав поверхностном слое и последующую25 изотермическую выдержку в среде с минимальной охлаждающей способностью,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения производительностиобработки и обеспечения равномернойзф структуры по сечению, охлаждение иизотермическую выдержку осуществляютнепрерывно - последовательным перемещением детали через несмешивающиеся среды, при этом охлаждение проводят до образования 1-53 мартенситас последующим его полным распадом впроцессе изотермической выдержки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе, 1. Закалка деталей с охлаждениемв расплаве солей. М., ЭНИМС, 1976.2. Рахштадт А,Г. Пружинные сталии сплавы. М., "Металлургия", 1971,с. 131.3, Патент НРБ М 13818,кл. С 21 Р 1/78, 1971.4. Авторское свидетельство СССРй 507657, кл С 21 Р 1/78, 1976.