Способ термической обработки заготовок

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) (И) 1/78 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт технологии автомобильнойпромыаленности(54)(57) 1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОИ ОБРАКИ ЗАГОТОВОК из среднеуглеродиси легированных сталей, включающий аустенизацию с последующей закалкой и высокотемпературный отпуск; о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения обрабатываемости резанием, путем стабилизации структуры, нагрев при отпуске ведут со скоростью 4-5 С/мин до температуры на 70-100 С вьюе точки МН, далее до температуры отпуска со скоростью 2-3 С/мин.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что при аустенизации одну треть времени выдержки проводят при температуре на 70-100 С вьые Асз две трети времени выдержки -опри температуре на 30-60 С вьые Ас . ОИзобретение относится к термической обработке сталей, а именно к способам термической обработки заготовокиз среднеуглеродистых и легированныхсталей для улучшения обрабатываемостирезанием. 5Известен способ термической обработки заготовок, преимущественно иэ среднелегированных цементуемых сталей с повышенной устойчивостью переохлажденного аустенита, включающий 10нагрев выше Ас на 50-150 С, охлаждение до температуры перлитного превращения, выдержку, охлаждение и отпускпри температуре ниже Ас на 20-40 С,причем выдержку произвбдят при температуре максимальной скорости перлитного превращения Г 13.Однако этот способ улучшает обрабатываемость заготовок резанием только на чистовых операциях. 20Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки среднеуглеродистых и легированных сталей, включающий аустенизацию, выдергхку, закалку и высокотеглпературный отпуск, Способ направлен" на улучшение структуры стали перед обработкой резанием, обеспечивая получение структуры30сорбита 2 3.Однако известный способ не обеспечивает необходимый уровень обрабатываемости резанием, в частности стабильный процесс глубокого сверления, Этот недостаток обусловлен тем, что при термообработке деталеи большего сечения на формирование структуры оказывает влияние концентрационная неоднородность составляющих, особенно в более глубокой области, превышающей 8-10 мм от поверхности, где имеет место достаточно высокая неоднородность по составу.В деталях большого сечения на обрабатываемость резанием оказывают 45 влияние локальные микрообъемы структурных составляющих, микротвердость которых либо низкая (гленее 140 Н), либо высокая 1 более 350 НО, Указанное явление не оказывает влияния на из глеиение механических свойств, кроме того, эти локальные гликрообъемы структурных составляющих не обнаруживаются при обычном металлографическом анализе, поэтому раньше эти особенности не изучались.Целью изобретения является улучшение обрабатываемости резанием за счет стабилизации структуры.Поставленная цель достигаетсятегл, что согласно способу термической обработки заготовок из среднеуглеродистых и легированных сталей,.включающему ауетенизацию с последующей закалкой и высокотемпературный отпуск, нагрев при отпуске ведутсо скоростью 4-5 С/мин до температуры на 70-100 С выше точки м,далеедо температуры отпуска со скоростью2-3 С/мин.При аустенизации одну треть времени выдержки проводят при температуре на 70-100 ОС выше Ас,две третивремени выдержки - при температурена 30-60 С выше Асз,В указанном интервале температураустенизации обеспечивается необходимая степень легированности, которая влияет на формирование структуры с определенной микротвердостьюструктурных составляющих после отпускаюВ процессе отпуска при скоростинагрева 4-5 С/мин и до 400-430 ОСпроисходит подготовка структуры кнарушению когерентности в результатеизменения тетрагональности кристаллической решетки мартенсита когдапроисходит выделение определенногоколичества углерода и изменение состава карбидов, приводящее впоследствии при нагреве со скоростью2-ЗС/глин до 600 ОС стабилизации структуры, Только при. этих условиях обеспечивается требуемая стабилизацияструктуры, заключающаяся в том,что при коагуляции карбидов в структуре не образуются микрообъемы с высокой и низкой микротвердостью НО),на наличие которых влияет и распадмикрообъемов остаточного аустенита.оНагрев со скоростью менее 4 С/миндо М =70-100 С приводит к образоКванию гленее легированного феррита.При последующей механической обработке образуется сливная стружка.При нагреве со скоростью более5 С/мин сохраняются микрообъемы свысокой микротвердостью (износ инструмента.Нагрев.до температуры отпуска нао2-м этапе со скоростью менее 2 С/минприводит к образованию малолегированного феррита сливная стружка,оа прфскорости более 3 С/мин вмикрообъемах сохраняется бейнит,ведущий к износу режущего инструмента при дальнейшей механическойобработке.Температура нагрева и времявыдержки при аустенизации установлены экспериментально.Способ осуществляют следующимобразом.Проводят нагрев изделий из среднеуглеродистых или легированныхсталей для проведения аустенизации,которую ведут следующим образом.Сначала одну треть времени выдержкупроводят при температуре на 70-100 Свыше точки Ас, остальное время выдержку ведут при температуре на1068508 10 П р и м е р. Термической обработке подвергают заготовки валиков кар данного вала из стали 40 Х. Максимальное сечение заготовки 60 мм, вес 8,5 кг. Для стали 40 Х точка Ас =800 ОС, М - 330 С.3 Аустенизация и закалка Отпуск Нагрев П этап С/мин Выдержка . 1 этап П этап С С оС/ С оС/ мин мин"миее 180 600 860/90860/90900/30 86 Я/60 870/30 850/60 Не регламентированТо же Известный 180 600 ее 20 600 400/4 600/2 600/3 Предлагаемый 20 425/4400/4,2 600 ее 860/60 600/2,85 600 600/2,35 600 900/30 25 900/30 8 бО/60, 430/5 е выходящий запределы еустенизации 600/2,7 600 400/5 860/60 920/30 выходящий за ределы поскорости нагрева при отпуске 25 400/6 600 600/4 600/б 600/5 600/1 860/60 900/30 20 600 400/1,5 890/30 860/60 То же 860/60 860/60 25 600 900/30 400/3 400/б ее, 20 600 900/30 сверление 1 у образцов после термической обработки по предлагаемому режиму при в еде ны в 60 табл. 2. 30-60 С виде Лез,после чего изделиязакаливают в воде или масле в зависимости от марки стали. После закалки изделия подвергают высокотемпературному нагреву. При этом нагревведут в два этапа: сначала его ведутсо скоростью 4-5 С 7 мин до температуры на 70-100 фС вые точки Мп адалее до температуры отпуска - соскоростью 2-3 С/мин, после выдержки при отпуске осуществляютохлаждение заготовок на воздухе. Режим обработки оС 1 этап С/минХарактеристики локальных объемовмикроструктур, микротвердость этихсоставляющих, общая твердость иобрабатываемость резанием глубокое Нагрев заготовок для аустениза-. ции проводят до 870-900 С и в течение 30 мин.выдерживают при этой температуре, а затем в течение 60 мин при 850-860 С, после этого осуществляют закалку в масле. Затем производят нагрев для отпуска в два этапа. В начале заготовки нагревают со скоростью 4-5 С/мин до 400-430 С в течение 80 мин, затем со скоростью 2-3 С /мин в течение 60 мин до 600 С, затем выдерживают при этой температуре в течение 20-25 мин, после чего охлаждают на воздухе.Проводят также обработку указанных деталей по известному способу,Режимы термической обработки по предлагаемому и известным способам приведены в табл.1.Таблица 11068508 Таблица 2 В ВЮаФазовый состав локальныхмикрообаемов Твердость НВ Иикротвердость Обрабатываемостькгс/ммУН 5 ф резанием 175-300 феррит, перлит Удовлетворительная 180360 феррит,першит, бейнит 207-228 Неудовлетворительная 228-236 ферритт перлнт 190-300 Удовлетворитель-.ная То же То же 223-228 228-235 228-235 г 28-г 35.185-320 170-295 170-275 150-290 Неудовлетворительная (сливнаястружкаферрив, перлит, бейнит 195-550 207-235 Неудовлетворительная износ инструмента То же 185-430 190-380 147-290 220-228 218-234 209-236 То же феррит,перлнт Неудовлетворительная (сливнаястружка Составитель И. ЛипгартРедактор Н. Рогулич Техред В.далекорей Корректор А.Зимокосов Заказ 11400/23 Тираж 544 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Стабилизация структуры улучшенной с помоцью предлагаемого способа термической обработки достигается ,в результате исключения образования ,локальных микрообъемов малоуглеродистого феррита с минимальными значениями микротвердости и структурных составлякщйх бенитного и квази перлитного випа смикротвердостью более 350 Н 8 в. Стабилизация в формировании локальных микрообъемов структуры при 40 водит к улучшению обрабатываемости; резанием (особеннО при глубоком сверлении что позволяет увеличить стойкость сверл на 30-40.Ожидаемый экономический эффект,45 составит не менее 30 тыс. руб, в год.