Способ изготовления лонжеронов рам транспортных машин

Изобретение относится к механико- термической обработке стали и может быть использовано н машиностроении при изготовлении несущих конструкций, преимущественно автомобильных лонжеро нов.Цель изобретения - повышение прочности и улучшение обрабатынаемости при холодной вырубке. 10Сущность изобретения заключаетсяв следующем.При изготовлении лонжеронов по иэ вестному способу когда охлаждение полосы из аустенитного состояния до тем:15опературы на 30-70 С ниже температуры начала бейнитного пренращения проиэ-водят со скоростью 40-70 С/с с пос- ледующей изотермической выдержкой продолжительностью 40 - 120 с, 20формируется структура, состоя щая из 66-75% продуктов диффуэионного превращения переохлажденного аустенита (причем до 40 структурно сво бодного феррита) и остальное - бейнит,25Такая структура, с одной стороны, не 1 позволяет максимально использовать , резервы прочностных характеристик , стали, с другой стороны,. из-за нали-, чия пластинчатого перлита и особенно 30 верхнего бейнита с игольчатыми карбидами затрудняет холодную вырубку за готовки, В предлагаемом техническом,решении ускоренное охлаждение производят таким образом, чтобы создать гра , диент температур по сечению полосы , (между поверхностью и центром ) 80- 100 фС. Для этого необходимо учитыватьинтенсивность охлаждения и толщину полосы, Например, для полосы толщи ной 8 мм укаэанный градиент температур создается при оклаждении со скоростью 120-130 С/с, а для полосы толщиной 5 мм- при охлаждении со скоростью 150-160 С/с. По окончании ускоренного охлаждения при температуре на 30-О С ниже температуры начала бейнитного превращения поверхностные слои полосы переохлаждаются до указанной температуры, а внутренние слои имеют температуру на 80-100 С ныше,и при дальнейшем охлаждении на воздухе происходит выравнивание температуры по толщине полосы (разогревоверхности и охлаждение центра) с обра зованием 60-80 бейнита (верхнего) и 20-40 пластинчатого перлита.Если градиент температур по сечению полосы при охлаждении составляет оменее 80 С, то внутренние слои такжен основном претерпевают превращениепо промежуточному механизму, что принодит к нарушению оптимального соотношения структурных составляющих перлиТа и бейнита, н результате ухудшается обрабатываемость при вырубке снижается пластичность. Если градиенттемператур превышает 100 С, то вструктуре вьщеляется структурно снободный феррит, снижается прочностьстали. Полученная структура (60-80 верхнего бейнита и 20-40 пластинчатого перлита) является (как в известном способе) неблагоприятнойдля холодной нырубки, что приводитк преждевременному износу и.даже поломке ножниц, пуансонов, Поэтому нпредлагаемом техническом решении перед холодной вырубкой производят нагрев лонжеронной полосы до температуры Ас +(5-10) С и выдерживают н течение 4-6 мин. При этом в стали происходит превращение перлитных колонийв аустенит, а также частичное растворение игольчатьх карбидов верхнегобейнита с сохранением игольчатости самого бейнита. Пии последующем охлаждении до температуры Ас-(15-20) С ивыдержке 4"5 мин происходит превращение аустенита в перлит по абнормальному механизму с образованием карбицов сферической формы, а также частичная сфероидизация карбидов бейнитной фазы. В результате такой термической обработки формируется структура зернистого перлита и верхнего бейнита со сфероидизированной карбиднойфазой. Эта структура значительно улучшает обрабатываемость при холоднойвырубке,Если нагрев перед холодной вырубкой производят вьппе температурыАс,+ (5-1 0) С, то происходит полноерастворение карбидов бейнитной фазы,уменьшается плотность дислокаций,увеличивается количество аустенита,который при охлаждении превращаетсяв перлит, в результате снижаются проч.ностные характеристики. Если нагревпроизводят до температуры ниже Ас +о+(5-10) С, структура практически неменяется, происходит лишь частичноерастворение карбидной фазы, ухудшается обрабатываемость при холоднойвырубке.Если продолжительность выдержкипри температуре Ас+(5-10) С меньше14339 4 мин, не в полной мере происходит превращение перлита в аустенит и сохраняется игольчатость карбидов бейни:та - ухудшается технологическая плас -5 тичность. При выдержке более б мин растворяется карбидная фаза бейнита, увеличивается количество аустенита, снижается прочность. Если подстуживание производят до температуры выше 10 Ас 1 +(15-20) С, требуется значительное увеличение выдержки для протека-ния абиормального распада аустенита, кроме того, снижается прочность. Если подстуживание производят до тем пературы ниже Ас, -(15-20) С, то происходит превращение аустенита по нормальному механизму с образованием пластинчатого перлита - ухудшается обрабатываемость при холодной вырубке.Если продолжительность выдержки при температуре Ас -(15-20) С меньше 4 мин - не закончено превращение аустенита по абнормальному механизму, 25 образуется пластинчатый перлит - также ухудшается обрабатываемость при вырубке, Выдержка более 5 мин структурных изменений не вызывает, но увеличивает время термообработки. 30Окончательный требуемый комплекс свойств обеспечивается второй стадией отпуска во время формовки собственно лонжерона при температуре 580- 620 С, При этом продолжитеЛьность отпуска на второй стадии составляет 10-15. мин. При продолжительности отпуска менее 10 мин снижается пластичность стали, а при продолжительности более 15 мин снижаются прочностные характеристики.П р и м е р. В лабораторных условиях исследовали листовые карты толщиной 8 мм из стали 19 ХГС. В результате опытов по ускоренному охлаждению установлено, что градиент температур 80- 100 С по толщине карты достигаетсяопри охлаждении со скоростью 120 о130 С/сСпециальными исследованиями определены точка А- 755 С и темпе-. 50оратура начала бейнитного превращения - 590 С.3На металлургическом заводе прокатали партию полос иэ сталй 19 ХГС размерами 8 х 400 х 6000 мм, После выхода 55 из чистовой клети полосы задавали в водовоздушное охлаждающее устройствоо и охлаждали со скоростью 110-140 С/с (обеспечивая градиент температур по 914толщине полосы 70-110"С) цо температуры поверхности 540-560 С с дальнейшим охлаждением на спокойном воздухе (предлагаемый способ). От полос отбирали для исследования образцы.Часть полос обрабатывали по изве стному способу: охлаждение после прокатки со скоростью 70 С/с до темпераотуры 540 С с последующей выдержкой в течение 40 с и охлаждение до комнатной температуры.Обработаннь 1 е по известному способу лонжеронные полосы на машиностроительном заводе подвергали раскрою с пробивкой отверстий, отпуску в течеоние 1 ч при 600 С с одновременной формовкой лонжеронов, Лонжеронные поло- . сы, произведенные по предлагаемому способу, подвергали двухстадийному отпуску: вначале перед холодной вырубкой с нагревом до 755-770 С, выдержкой в течение 3-7 мин, подстуживанием до 745-730 С, выдержкой 3- 6 мин, затем холодной вырубке и окончательному отпуску при 600 С в течение 5-20 мин с одновременной формовкой лонжеронов. После первой стадии отпуска от полос отбирали образцы, на которых исследовали обрабатываемость при пробивке отверстий.Окончательно обработанный прокат, изготовленный по известному и. предлагаемому способам подвергался исследованиям. Режимы обработок, а также результаты исследований представленыв таблице. Исследования показали, что изготовление лонжеронов рам транспортных машин по предлагаемому способу по сравнению с известным позволяет на 16-203 повысить прочностные характеристики проката из низколегированных сталей, значительно улучшить обрабатываемость металла при холодной вырубке, повысив, например, стойкость пуансонов в 3 раза. Кроме того, сокращается общая продолжительность процесса эа счет уменьшения общей продолжительности отпуска. Формула изобретения 1.Способ изготовления лонжеронов рам транспортных машин преимуществен"- но из стали 19 ХГС, включающий аустенитизацию, ускоренное охлаждение доотемпературы на 30 - 70 С ниже темпе"1433991 туры ЬО - 807 верхнего бейнита и 20-402 пластинчатого перлита, а перед отпуском и формовкой лонжерона осуществляют нагрев заготовки до Ас +(5-10) С с выдержкой при этой температуре в течение 4-6 мин и с последующим подстуживанием до Ас (15-.20) С с выдержкой при этой температуре в течение 4-5 мин.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю" щ и й с я тем, что продолжительность отпуска при формовке составляет 10-15 мин. отпуска Т Временное сопротивление,ИПа Перваа сталин Способ Градиенттемператур по сечении полосы, С Продолжительность 2 стадии отпуска, мин Количест" во резон пуансона до поломки, нт. Относительное удлинение 2 ТемпеПродол" жительТемпеПродолжительность ратураступени,С ность выдержкимин выдержкимин 9Иввестный 745 755 7 ОПредлагаемы 740 760 80 735 16 оо 2 О 73 О 770 о 17 740 760 э 74 О 760 15 740 во о 740 7 ЬО Составитель а,Кулемин Редактор М.Петрова Техред М,Дильк КоРРектоР М,ПожоЗаказ 5518/29 Тираж 545 Подписное 011 ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгороде ул. Проектная, 4 5ратуры начала бейнитного превращения дальнеппее охлаждение на воздухе до комнатной температуры полосы, холодную вырубку заготовки, отпуск при 580-620 С и формовку лонжерона при температуре отпуска, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьпоения прочности и улучшения обрабатываемости при холодной вырубке, ускоренное охлаждение проводят с обеспе чением переохлаждения поверхност, ных слоев над центром полосы на80-100 С и с получением в стали струк- о 60Э 84 о5 1564173 2124 о 64 680 48 910 85 850 92 ВО 5 88 710 185 78 О 13 880 185 ВЭ 5 84 895