Способ упрочнения стальных изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А з 1 д 1 С 21 П 8/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р о/4 Н й 7 ц НО(56) 1, Авторское свидетельство СССР У 406916, кл. С 21 0 8/00, 1971.2. Авторское свидетельство СССР У 836149, кл. С 21 0 8/00, 1979.(54)(57) 1. СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЪХ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно длинно- мерных тел вращения, включающий термическую обработку и пластическую деформацию в процессе термической обработки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыщения конструктивной прочности, пластическую деформацию осуществляют с углом поворота образующей на 5-45 ф на 1 см длины относительно исходного положения.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что пластическую деформацию кручением ведут при температуре отпуска.3. Способ по п,1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что пластическую деформацию кручением осуществляют при температуре отжига.Изобретение относится к способамупрочнения стальных изделий, работающих и условиях внутреннего данленияи (или) растяжения с изгибом, преимущественно профилей, имеющих оси нра"щения.Известен способ обработки изде"лий, включающий термомеханическую обработку (П 0) с использованием деформации кручением и последующуюхолодную деформацию кручением 1:3,Недостатком этого способа является невысокая конструктивная прочность изделий, работающих в условияхвнутреннего давления и (или) растяжения с изгибом,поскольку упрочнениена стадии холодной деформациикручением связано с существенным снижением запаса пластичности металлачто ведет к повышению склонности изделий к хрупкому разрушению в процессе их эксплуатации. Изделия, обработанные этим способом, разупрочняются при повышении температурыэксплуатации вследствие. низкой стойкости металла, упрочненного холодным деформированием, к релаксацииупрочняющих напряжений при нагреве, Достичь повышения конструктивной прочности изделий путем увеличения деформации кручением в процессе ТИО при уменьшении холодной деформации не удается, так как следующие за горячимкручением при ТИО закалка и отпуск(или отжиг) в значительной мере сни 35 жают эффект упрочнения металла.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ термоме" ханической обработки сталей и сплавов, включающий полный цикл термической обработки и последующую пласти. ческую деформацию при температуре, не превышающей температуру начала рекристаллизации, причем пластическое45 деформирование проводят в поле центробежных сил вращения заготовок нок руг своей оси до получения остаточной деформации 2-57Способ направ" лен на повышение предела текучести.50 Для создания напряжений н объеме детали, обеспечивающих ее пластическую деформацию, деталь вращают как колесо вокруг оси симметрии с частотой вращения (числом оборотов),обеспечивающей появление от центробеж 55 ных сил требуемых растягивающих напряжений. Этот способ применим для термомеханического упрочнения эаготонок большого диаметра, когда при реально осуществляемых оборотах возможно создать растягиваюшие напряже-, ния, обеспечивающие остаточную деФормацию заготовки по диаметру 2.Однако из-за малой величины остаточной деформации степень упрочнения металла невелика, а дальнейшее повышение конструктивной прочности ограничено вследствие резкого снижения пластичности и вязкости металла, обусловленного нагартонкой.Целью изобретения является повышение конструктивной прочности.Поставленная цель достигается тем, что при способе упрочнения стальных изделий, преимущественно длинномерных тел нращения, включающем термическую обработку и пластическую деформацию в процессе термической обработки, пластическую деформацию осуществляют кручением с углом поворота образующей на 5-45 на 1 см длины относительно исходного положения.При этом пластическую деформацию кручением ведут при температуре отпуска.Пластическую деформацию кручением можно осуществлять при температуре отжига.Пластическая деформация в предложенном способс осуществляется кручением одновременно с заключительной стадией термической обработки,Пластическая деформация кручением с углом поворота образующей меньше 5 на 1 см длины относительно исходного положения нецелесообразна, так как изменение свойств находится в пределах ошибки измерения, Унеличе. ние угла поворота более 45 приводит к падению пластических характеристик материалов.На фиг, 1 представлена зависимость прочности и пластичности стали ЗОХГСА от угла поворота при кручении н результате обработки по предложенному способу на фиг. 2 - ана" логичная зависимость для стали 20,П р и м е р Проводят обработку образцов из стали ЗОХГСА и стали 20 по предложенному и известному способам.Известный способ с достаточной степенью корректности может моделироваться растяжением центробежными силами вращающегося тонкостенного кольца или линейным растяжением плос3 1109449 кого образца с соблюдением всех ос-" тальных параметров способа.Для реализации известного способа из листа стали ЗОХГСА вырезают плоские заготовки, которые нагревают 5 в электрической печи до 900 С с вы- держкой в течение 0,5 ч, затем закаливают в масле и отпускают при 500 фС в течение 0,5 ч. Из термически обработанных заготовок готовят плоские 1 О образцы, которые растягивают с остаточной деформацией 2 и 5 Х. Иэ рабочей (растянутой) части образцов вырезают образцы для контрольных механических испытаний. 5Кроме того, для сравнительной оценки известного и предложенного Предел прочности 8,кгс/ммг Относительное удлинение У ,Х Вид и степень деформацииСпособ Предел те"кучести6 ф,кгс/мм 2 114,2 106,8 Без деформации Известный Растяжение при температуре отпуска,Ео = 5Без деформации 7,5 Предлагаемый Кручение на угол,град5 7,5 106,9 108,3 114,8 125,2 7,1 40 126 112 45 Угол поворота при кручении меньше 5 влияния на уровень свойств не оказывает. Пластическая деформация кручением с углом поворота образующей больше 45 прочностные свойства не увеличивает, а величину относительно. го удлинения снижает.Предложенный способ позволяет по сравнению с известным при достиже" нии тех же значений предела прочности сохранять более высокое удлинение в материале, что обеспечивает способов из стали ЗОХГСА изготовляют круглые заготовки, прошедшие затем идентичную термическую обработку(закалку и высокий отпуск). При этомна заключительной стадии термообра-,ботки (в процессе высокого отпуска)часть образцов подвергают кручениюс приданием образующей винтообразнойлинии с погонным углом поворота образующей относительно ее исходногоположения 5, 40 и 45 на 1 см длины.Из подготовленных таким образом заготовок готовят образцы для механических испытаний. Результаты испытаний приведены втаблице. более высокую конструктивную прочность и, следовательно, более надежную работу конструкции или узла в условиях внутреннего давления или растяжения с изгибом.Образцы из стали 20 подвергают об работке по предложенному спасобу в процессе отжига при 650 фС с выдержкой 0,5 ч. Результаты обработки представлены на фиг. 2. Для стали 20 предельный погонный угол кручения определяется точкой перегиба кривойГ1109449 УР ЮдУгря аойраога с, 7 сж Ранг Составитель И.Липгартедактор И.Николайчук Техред М,Тепеп КоРРектоР С.Шекмар 6006/19 Тираж 540 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Гаушская наб д,4ПодписноССР каз атент, г,ужгород, ул.Проектная лиал удлинения, т.е. точкой, после кото-.рой значение удлинения начинаетуменьшаться при постоянном значениипрочности. Эта точка соответствует0погонному углу кручения 45 , чтовр избежание ухупшения надежностиизделия принято за предельное значение. Таким образом, предлагаемый способ повышает конструктивную прочность стальных изделий, работающихв условиях внутреннего давления и 5 (или) растяжения с изгибом, путемувеличения пластичности при сопоставимой прочности = в 1,5 раза.