Способ термической обработки изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК10446 19) ГЬСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОБРЕТЕНИЯ ДЕТЕЛЬСТ 6/22-0 М 36Г. А. Иоффе Красрцена Труцово обильно-дорожи й 785.796 (088,8)ляев А, П. Металловецение.ллургия", 1966, с. 276-281,рское свицетельство СССР, (71) Московский оного Знамени автоминститут(54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ, преимущественноиз конструкционных сталей, включающийзакалку, отпуск поц всесторонним гидростатическим давлением, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышенияуцарной вязкости за счет устранения .отпускной хрупкости, отпуск проводятпод всесторонним гицростатическим цавлением 15-20 кбар.Изобретение относится к термической:обработке изделий иэ конструкционныхсталей и может найти применение в машиностроительной промышленности какзаключительная операция в термическойобработке иэделий, работающих с высокимиуаарными нагрузками и изготавливаемыхиз любых конструкционных сталей, склонных к отпускной. хрупкости,Известен способ термической обработки иэделий из конструкционных сталей,заключающийся в ускоренном охлаждении.(в воде для крупных иэделий, в маследля мелких) после высокого отпуска 550650 С 1.15Оцнако поцавить отпускную хрупкостьв сердцевине крупных иэделий не удаетсяцаже при охлаждении в воде. Кроме того,в иэделиях сложной конфигурации при охлажцении возникакт большие внутренние 20. напряжения, что часто приводит к Мороблению иэделий, повоцке и даже образованию трещин. При нагреве иэделий в процессе работы цо 500-650 С в нихвновь происходит охрупчивание. 25Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемомурезультату является способ термическойобработки изцелий, включающий нагрев,выдержку и охлаждение при отпуске зака-З 0ленных иэделий под всесторонним цавлением рабочей жидкости, причем нагревпри отпуске осуществляют рабочей жидко.- стью, а давление соэаают расширениемрабочей жидкости при ее .нагреве в герметизйрованной камере постоянного обьема (.21 .,Недостатком известного способа является то, что повышая физико-механи ческие свойства, главным образом твер. дость, он не устраняет отпускную хрупкость стали так как заметное подавление отпускной хрупкости начинает проявляться лишь при давлениях около 15 кбар,т,е, при таких давлениях, которые по известному способу достигнуть невозможно. Цель изобретения - повышение ударнойвязкости за счет устранения отпускнойхрупкости. 50Поставленная цель постигается тем,что согласно способу термической обработки изаелий, преимущественно иэ конструкционных сталей, включающему закалку, отпуск под всесторонним гицроста тическим давлением, отпуск проводят подвсесторонним гидростатическим давлением 15-,О кбар,Проводить отпуск поц давлениемниже 15 кбар нецелесообразно, так как при таком цавлении значения ударной вязкости недостаточно высоки, а при отпуске поц давлением выше 20 кбар вязкость стали понижается за счет развития процесса наклепа.Способ осуществляют слецующим образом.Закаленное иэделие помещают в камеру-бомбу, нагнетают рабочую жидкость до давления 15-20 кбар. (В выпускаемых промышленностью гиц роста тах достигает ся давление цо 24 кбар.), Затем производят нагрев цо температуры отпуска (дли среднего 300-400 С, цля высокого 550-650 С) и дают необходимую выдержку под давлением 15 21 кбар, определяемую размерами цетали. После этого производят охлаждение и снятие давления.Под действием высокого давления происхоцит цробление блочной структуры в стали при эгом образуются субграницы, свободные от вредных примесей, особенно фосфора, ответственных за хрупкость стали. В результате между границеми зерен и образовавшимися субграницами происходит перераспрецеление. врецных примесей, При постоянном общем содержании этих примесей в стали концентрация их по границам зерен бывшего аустенита после перераспределения уменьшается, так как эти примеси сегрегируют не только к границам зерен, но и к образовавшимся субграницам, что вызывает уменьшение отпускной. хрупкостипри срецнем и высоком отпуске, т,е.применение предлагаемого способа приводит к появлению нового положительного эффекта,П р и м е р, Образцы цля испытанийна удар из конструкционных сталей 40,40 Х, 40 ХГ и 40 ХН подвергают обработке согласно известному способу и прецлагаемому. Образцы иэ укаэанных сталей после закалки от 820-880 С поцовергают среднему и высокому отпуску согласно известному способу, т.е. рабочую камеру высокого аавления с закаленными образцами заполняют рабочей жицкостью, Затем помешают ее в печь электросопротивления и проиэвоцят нагрев при среднем отпуске цо 350 С, а при вшсоком ао 550 С, Всестороннее давлениеов камере создается за счет расширения рабочей жидкости и составляет соответственно 29 и 4,2 кбар.3 ,.; 1044642 4При обработке образцов согласно йз разом. Образцы помешают в камеруввстному способу цавление в камере соз- бомбу высокого давления и отпускаюто цают за счет расширения рабочей жидко при 350,.и 550 С поа давлением 13,5; сти при нагреве и определяют соответ; 17,5; 20 и 22 кбар, при этом рабоственно температурой отпуска, в связи счую жиакость нагнетают в камеру мульчем величину давления нельзя изменять, типликаторами высокого цавления. в результате чего значения ударной вяэкости после обработки согласно известно- В табл. 1 привеаена уаарная вязкость му способу не повышаются. (О .) конструкционных сталей после эаНоОбработку образцов согласно прецлагаО калки и среанего отпуска при 350 С. поц емому способу произвоаят слецуюшим об- высоким всесторонним аавлением. Таблица 1 3,8 5,5 30 4 3,0 у 3 820 В табл. 2 привецена уцарная вяэть (д) конструкционных сталей прслвз закалки и высокого отпуска при 550 ф поа высоким всесторонним давлением К Таблица 2 40 Х 880 4 2 4 0,0 0 8 2 0 5,шленно После тврмообработки конструкционных сталей согласно предлагаемому сп(м собу по сравнению с известным способом уаарная вязкость возрастает в 3-7 раэ.Испытания на растяжение провоцят на образцах после среднего и высокого отпуска поа цавлением 20 кбар, т,е, по оптимальному режИму, когаа наблюаа ется наибольшее повышение уаарной вяэ кости (табл. 1 и 2). Полученные резуль таты сравнивают с базовым способом термообработки конструкционных сталей,широко применяемым в промь сти, когаа отпуск провоаят в обычных атмосферных условиях.Сравнивают результаты испытаний механических свойств сталей после обработки по цвум режимам: при высоком отпуске без давления, но с послеауюшим ускоренным охлажаением, например в воцв аля поцавления отпускной хрупкости (этот способ широко применяется в промышленности аля изделий, работаюших с повышенными ударными нагрузками) и1044642 40 40 Х 6,2 6,0 6,0 14 15 17 17 150 156 0 Г 110 Н 105 5 5 МСталь 40 при высоком отпуске не склИз данных табл. 3 вицно, что послесреднего отпуска под давлением 20 кбар,уровень ударной вязкости тот же, что и.после вьсокого отпуска с последующимускоренным охлажцением в воце, но затуровень прочностных свойств после среднего отпуска на 60-70% выше чем после высокого. .Наложение высокого давления при.отпуске приводит к резкому повыпениюударной вязкости, причем при цавлении 15 кбар ударная вязкость достигает30уровня, получаемого в промышленностиускоренным охлаждением в. воде. Придавлениях 17,5 и 20.кбар уровеньударной вязкости значительно выше, чемпри охлажцении в воде. от температурыотпуска. Поэтому рекомендуемое цавле- . З 5ние при отпуске по величине составляет15-20 кбар, Кроме того, все прочностныесвойства сталей при отпуске под давлекием заметно возрастают, а температур.ный порог хладноломкости при этом рется,онна к отпускной хрупкости.Использование предлагаемого способатермической обработки изделий иэ конструкционных сталей по сравнению сбазовым спос"обом позволяет впервые рекомендовать срецний отпуск поцвысоким давлением вместо высокогоотпуска для конструкционных улучшаемыхсталей, так как при срецнем отпуске поцдавлением ударная вязкость находитсяпримерно на том же уровне, что и послеулучшения (закалка + высокий отпуск),широко применяемого в промышленности,но зато после среднего отпуска поц дав-,лением прочностные свойства, особеннопредел текучести, на 60-70% выше, чтодает большую экономию металла в народном хозяйстве без снижения эксплуатационных характе ристик,о Устранение хру отпуске под давле широко применять шевые угле родис отпуском под да ных сталейс выс этом уровень про углеродистых ста чем в лигерованнь иой вязкости, что тельную экономию ченности. пкости при средне ием позволяет бо зко ф 45 4понижаеВ та кого ца сталей ка при о влияние высорог хлацноломкости и высокого отпус. 4 показа ения на по осле закалк 50 С. и елиях, обработанных мому способу, лоро оцится при более ни что расширяет циапа р изделия при обес ежности и долгове ж 868 Подписно 0 В гласно хлацнолом их темпепрвдлагакости нахратурахр55 ератусокой на64/21 Тира 140 100 0 40 Х40 ХГ4 ОХН зон рабочих печении вычности. 0 0 -1 И каз филиал П оектная, 4 ат жгороц,при среднем отпуске поц давлением20 кбар. В табл. 3 привецены механическиесвойства конструкционных сталей, Таблица 3 в промышленности тые стали.со средним влением вместо легиро оким отпуском, при чностных свойств в лях значительно выш цс беэ снижения уца также дает эначиметалла в промыш