Способ упрочнения стальных деталей

,. п 1 д.г -ПИО 1 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ металлургии, ко кой обработке д ного подвижного ретения являетс ермичеснодороггглью изобретнее к алей жел остава.повышени юзног сопро ив и усталости и до ие эне гетичес лениясниж вечности и 5 по аллуробралезнофъ яь 1 г ыи д е няемои250)Р жиьгчняеой тания верхности роч (50 рад/см.аплавки и хлажпения ы в табл. 1. оны привед ных испытаний езультаты устал абл. 2. иведен ОСУДАРСТВЕНКЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СР 337416, кл. С 21 Б 1/56 197Авторское свидетельство ССгР 659635, кл. С 21 0 1/56, 197 54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛБНЬХ ДЕАЛЕЙ57) Изобретение относится к области. Изобретение относится к ме ии, конкретнее к термической отке литых несущих деталей ж орожного подвижного состава. Целью изобретения является ение сопротивления усталости овечности и снижение энергетизатрат.Упрочнение литых балочек производили из стали 20 Л двутаврового сечения с преобладающей толщиной стено 10 мм, высотой 80 ья, шириной полки 60 мм и пролетом между опорами 500 мм Наплавка производилась проволокой СвА в нижних углах таврового сопряжения в продольном направлении балочки на. всю длину пролета. Площадь наглавки в поперечном сечении двутавра составляла 46 Я от общей пло щади сечения,ЯО 147 О 7 ен Р ких затрат. Способ включает нагрев локальных зон выше температуры А ,. путем наплавки слоев малоуглеродистой стали и охлади цение обдувом .;прочняемой поверхност до температуры смежной зоны ниже 700 К при градиенте температур 50 О0 С/смИспользование изобретениязво.яет повысить долговечность деталей и снизить энергоемкость продесса термообработки, 2 з.п, ф-лы 2 табл. При наплавке теьгпература упрочняемой поверхности (наружнойг поверхО ности полки) составила 900 С, что явилось результатом разогрева металла при наплавке в у;лах тавра,Охлажцеггие нагретой при наплавке зоны со стороны наружной поверхности полки производилось обдувсм водовоз- душной смесью с различным содержанием влаги и различным расходом до температуры наплавленной областидвутавра 700 К (427 С). Градиент температур в направлении, нормально.г уп 14707Для сравнения испытывались такиеже балочки, упрочненные по известномуспособу (пример 16): нагрев до 930 Св печи, выдержка в течение 3 ч и дифференцированное охлаждение обдувомводовоздушной смесью при оптимальных. для предлагаемого способа параметрах,но до температуры углов тавровогосопряжения 550 С, 10Усталостные испытания двутавровыхбалочек проводились на гидропульсаторной машине БДИПу в режиме постоянного коэффициента асимметрии029 на базе 10 циклов. Предел выносливости определялся по результатамиспытаний 6 балочек каждого варианта.Упрочнение (примеры 2, 3, 4, 7, 8,11, 12, 14 и 15) повышает предел выносливости в среднем на 37,27 Это 20объясняется более высоким уровнемостаточных сжимающих напряжений, возникающих в нижней полке двутавровойбалочки при дифференцированном охлаж"денни до 700 К и ниже, в отличие от 25известного способа, при котором принудительное охлаждение заканчиваетсявыше температуры 820 К. Наименыпийпредел выносливости получен в примерах 1, 6 и 10, зарактеризующихся . 30меньшими заявляемых пределов значениями температурного градиента аТ.Для достижения требуемого минимального температурного градиента 50 град/смнеобходимо, чтобы удельное тепловложение было не ниже 5,0 кВт/см, содержание влаги в водовоэдушной смесине менее 0,5 об.Х при расходе смесине ниже О, 10 м /м с. Измерение уровней остаточных напряжений в упрочняемой зоне по сравниваемым способам,выполненное методом прорезания "канавки", показало, что при оптимальном режиме упрочнения по предлагаемому способу средняя величина остаточных напряжений 230 ИПа, в то время как по известному способу 156 ИПа.При температурном градиенте больше250 град/см остаточное сжимающие напряжения составляют свыше 300 ИПа,что превышает предел текучести низколегированной малоуглеродистой стали и вызывают коробления упрочняемойзоны балочек,При упрочнении продолжительность55процесса сокращается более чем в 865 раз с меньшей энергоемкостью: для оптимального режима упрочнения по известному способу энергоемкость 91,5 ИДж, а для оптимального вариан.та 3 по предлагаемому способу 56,9 ЗЩж. По результатам испытаний трех деталей средняя долговечность до разрушения составила 8,4 1 О циклов,в то время как аналогичные детали упрочненные по известному способу выдержали до разрушения только 3,2 10 циклов.6Применение предлагаемого способа в промышленном производстве и при ремонте несущих деталей тележек грузовых вагонов позволит повысить грузоподъемность вагонов и безопасность движения поездов без увеличе" ния металлоемкости.формула изобретения1. Способ упрочнения стальных деталей, преимущественно литых профильных, включающий нагрев упрочняемой поверхности до температуры выше фс --превращения.и дифференцированное охлаждение, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения сопротивления усталости и долговечности и снижения энергетических затрат, осуществляют локальную наплавку слоев малоуглеродистой стали в углах сопряжения, примыкающих к упрочняембй поверхности стенок, обеспечивающую нагрев упрочняемой поверхности до температуры закалки, а охлаждение проводят обдувом упрочняемой поверхности водовоздушной смесью до достижения в наплавленной области температуры ниже 700 К при градиенте температур в направлении, нормальном упрочняемой поверхности, (50 250). град/см.2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что локальный нагрев осуществляют электродуговой наплавкой при удельном тепловложении (520) кВт/см 2.3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич .а ю щ и й с я тем, что теплоотвод от упрочняемой поверхности производят водовоздушной смесью при содержании в ней (О, 53,5) об,Х воды и расходе (О, 10,4) м /м с.,Таблица 2 редел ограниченой выносливости а базе 10 циков, кН Величина остаточныхсжимающих напряжений, МПа Пример 132 151 238 287 300 3 9312413179128 78 спытывались с короблениями Составитель В.Русаненкоедактор Н.Рогулич Техред М. Ходанич Корректор И ИусМ ЭМЭ Подписноебретениям и открытиям праушская наб., д. 4/5 54/30 Тираж 53осударственного комитета по и 113035, 11 осква, Жаказ НИНПИ К 4 Т ССС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина, 1011 р 5 6 7 8 9 10 11 1213 фф141516