Способ термической обработки заэвтектоидной стали

9 (1) А СВИХ РЕСПУБЛИК ЯО С/22, 1/ АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ д 401 ф К ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ АВ 26 на Трудовогтут цветныхина Инструменс. 5-49.рия термичеВе Мф151-152,др. ннк(71) Красноярский ордеКрасного Знамени инстиметаллов им. М,И.Калин"Машиностроение", 19752. Новиков И,И. Теоской обработки металло(54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАЭВТЕКТОИДНОЙ СТАЛИ, включающий предварительную термическую обработку, нагрев под закалку, закалкуи отпуск, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения износостойкости и сокращения длительностиобработки, предварительную термиче-скую обработку совмещают с нагревомпод закалку и осуществляют путемтермоциклироваиия в интервале температур от Ас плюс 10-30 С до Асминус 10-30 С с изотермической вы-.держкой при этих температурах.1102815 Некоторый недогрев до температурыверхней критической точки при термоциклировании (ниже температуры 4 с на 10-30 С) требуется для сохранения в структуре стали некоторого количества высокбдисперсных карбидных частичек, препятствующих миграции границ аустенитных зерен и предотвращающих рост этих зерен. Это позволяет сохранить мелкое зерно в стали. Выдержка при температуре нагрева в каждом цикле необходима для гомогенизации аустенита, перераспределения углерода (и легирующих элементов), избыток которых образуется вблизи межфазных границ при растворении части карбидных частичек по всему объему аустенита. 1Изобретение относится к металлургии, конкретнее к технологии термической обработки, и может быть ис пользовано для полуфабрикатов и изделий из высокоуглеродистых заэвтек 5 тоидных инструментальных сталей.Известны способы термической обработки заэвтектоидной стали, включающие предварительную термическую обработку, нагрев под закалку, закалку и отпуск. Предварительную термическую обработку осуществляют различными приемами, например отжигом или высоким отпуском, или нормализацией 1.15Использование известных способов обработки заэвтектоидной стали позволяет достигать достаточно высоких механических свойств, в связи с чем они широко применяются в качестве штамповых сталей, сталей для измерительных инструментов н т.д., где необходима большая износостойкость. Высокая износостойкость таких сталей достигается за счет наличия в структуре заэвтектоидных сталей избыточного цементита (в легированных сталях - избыточных карбидов). Однако износостойкость стали во многом определяется формой, размерами и распределением вторичного избыточного цементита (карбидов) в объеме ста,ли. Особенно неблагоприятно на износостойкости сказывается распределение вторичного цементита в виде сетки по границам зерен.35Наиболее близок к предлагаемому по технической сути и достигаемому результату способ термической обработки заэвтектоидной стали, включаю 40щий предварительную термическую обработку перед окончательной термической обработкой. Предварительная термическая обработки включает нормализацию с температуры выше точки Ае45 для устранения цементитной сетки и последующий неполный отжиг при температурах вьппе точки Лс но не выше 780-800 С для измельчения зерна. В ряде случаев для измельчения зерна и сфероидизации цементита в составе50 перлита после нормализации проводят термоциклическую обработку, заключающуюся в том, что нагрев проводят на 10-15 С вьппе точки Вс с кратковременоной выдержкой, охлаждают на 10-15 С ниже точки А. также с кратковремениой выдержкой, далее новый нагрев для следующего цикла обработки до 2указанной температуры, повторяя такую обработку многократно с медленным охлаждением до комнатной температуры после окончания последнего цикла обработки, Для окончательной термической обработки - закалки осуществляют самостоятельный нагрев до температуры вьппе точки Мс на 35-60 С Г 21.Однако такая схема обработки требует последовательно выполнения двух операций термической обработки - нор-. мализации и термоциклического отжига, что увеличивает трудоемкость обработки. Кроме того, отжиг, выполняемый путем термоциклирования относительно точки Д 1, регулирует только размеры и форму эвтектоидного цементита, не оказывая влияния на расположение, размеры и форму частиц избыточного цементита (карбидов). В результате этого не до конца используются возможности повьппения износостойкости стали.Цель изобретения - повышение износостойкости и сокращение длительности обработки.Для достижения поставленной цели согласно способу термической обработки заэвтектоидной стали, включающему предварительную термическую обработку, нагрев под закалку, закалку и отпуск, предварительную термическую обработку совмещают с нагревом под закалку и осуществляют путем термоциклирования в интервале температур от Мс плюс 10-30 С до Асоминус 10-30 С с изотермической выдержкой при этих температурах.415калки, а после этого провести лишьнизкий отпуск,11028 Способ обработки Потери веса, мг, на длине износа, м Среднеезначение относительной износостой,кости Предложенный 1,69 3,0 4,2 5,8 б,9 7,8 9,3 10,9 13,4 1,48Контрольный 2,3 4,0 5,8 9, 1 10,4 12,5 14,5 1 б,б 20,5 1 Ограничение нижней. температурытермоциклирования величиной Ас+10 - 30 С обусловлено необходимо"стью предотвращения распада аустенита на ферритоцементитную связь,поскольку в противном случае каждыйпоследующий нагрев потребует дополнительных энергетических затрат наосуществление фазового превращения,16делая обработку в целом более энергоемким процессом. Выдержки при нижней температуре термоциклированиянеобходимы для выделения частиц избыточного цементита (карбидов).15Углерод и легирующие элементы, будучи при нагреве распределены равномерно по сечению зерен аустенита, спо"собствуют выделению карбидов при охлаждениях и выдержках при термоциклировании очносительно равномерно по20телу зерна аустенита.Количество циклов обработки, атакже предельные значения длительности выдержки, определяются химическим25составом стали и металлургической, природой плавки,В соответствии с предлагаемым способом обработки, интервал термоциклирования практически совпадает стемпературами нагрева под закалку30большинства применяемых эаэвтектоидных сталей, в связи с чем последнийнагрев при термоциклировании удаетсясовместить с нагревом под закалку.Поэтому для окончательной термической обработки оказывается достаточным провести охлаждение стали стемпературы нагрева при последнемцикле термоциклирования со скоростью,превышающей критическую скорость за П р и м е р. Сталь марки У 12 ввиде . образцов диаметром 20 мм подвергают термической обработке с применением термоциклирования по предлагаемому способу. Сталь нагревают в печах сопротивления до верхней температуры термоциклирования (800 С), выдерживают при этой температуре 15 мин, охлаждают переносом в другую печь, имеющую температуру равную нижней температуре терФо моциклирования, т.е. 40 С, проводят повторную иэотермическую выдержку 15 мин, затем вновь нагревают до 800 С для нового цикла. Таким образом, термоциклирование осуществляют 5 раз, После окончания термоциклирования с верхней температуры термоциклирования при последнем цикле сталь охлаждают в воде, после чегоо проводят низкий отпуск при 180+10 С.Контрольные образцы подвергают нормализации и термоциклическому отжигу по известной технологии 21о в интервале температур б 90-740 С, а затем закалке с отдельным нагревом до 800 С и низкому отпуску.Проводили испытания абразивной износостойкости с использованием в качестве истирающего тела полосы всегда новой абразивной шкурки при усилии на образец, действующем по нормали к плоскости перемещающейся шкурки равном 3,0 МПа, и длине пути износа до 10 м. Определяют потерю веса на единице пути износа.Результаты приведены в таблице.1102815 Продолжение таблицы износа врезультатепримененияпредложенного способа обработки по сравнению с кон.,3 1,4 1,6 1,5 1,6 ольнь данныхаемой ополнительных оми и отки зт повыш величением ньшениема та й сн срок спечивае в 1,48 пом.св раза п ж е отмооб брабоес е термоцикли ющемся терми Выпол тки на тском Составитель Р. Клыковактор Л. Пчелинская Техред Т. Дубинчак орректор А. Ильи 906/16 Тираж 540ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/ одписн Филиал ППП "Патенр", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Из приведенных применение предл циклической обра стали обе стойкости с прототи видно, что хемы термовтектоидной ние износо- сравнению рудовании не требуе капитальных затрат. эффект достигается службы изделий и ум с этим их расход в связи с экономи ния себестоимостики,