Способ закалки стальных изделий

СО 03 СОВЕТСКИХСоааЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН НИ 153169 1 В 1 56 ИСАНИЕ ИЗОБРЕЛТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЫ:ТВУ З-ог обретен носится к машиносталь- ассивее к закал строению, конк ных изделий, и имуществен я - улучшение стрих свойств сталих изделий путем сх и создания сжимзакалзакалку мм из агрева"из ия. Охной ус алкиотностьг/м с)поверха бейГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯЛ И ОТНРЬТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-производственное обънение по исследованию и проектирнию энергетического оборудованияим, И.И,Ползунова(56) Авторское свидетельство СССВ 1142517, кл. С 21 Р 1/78, 1983Авторское свйдетельство СССРУ 456002, кл.С 21 Р 1/56, 1971.(54) СПОСОБ ЗАКАЛКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕ ных,Цель изобретениктуры и механическво внутренних зонажения растягивающищих напряжений.На чертеже показаны способки стали.П р и м е р, Осуществляютротора с диаметром бочки 1000стали 25 Х 1 М 1 Ф (Р 2 М). Ротор нют до 950 С, а затем выгружаюпечи для последующего охлажделаждение проводят в водовоздуштановке, На первой ступени заротор интенсивно охлаждают (плорошения поверхности водой 2в течение 5 мин до достиженияностью бочки температуры начал(57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к закалке массивныхстальных изделий. Цель изобретения -улучшение структуры и механическихсвойств стали, Способ включает аустенитизацию и трехступенчатое охлаждение: на 1 ступени - с промежуточнойскоростью, на 11 " с минимальной, на111 - с максимальной скоростью, приэтом на 11 ступени охлаждение ведутпри температурах начала и конца стру-.ктурного превращения. Применениеспособа позволяет существенно повы"сить ударную вязкость. 1 ил. 1 табл,нитного превращения (490 С). На второй ступени закалки ротор в течение 1 ч 40 мин охлаждают с наименьшей скоростью (плотность орошения 0,1 кг/м с) до достижения на поверх ности бочки температуры окончания бейнитного превращения (320"С), а на оси температуры - начала распада воперлитной области .(760 С), заданных термокинетической диаграммой стали 25 Х 1 М 1 Ф. На третьей ступени закалки ротор вновь интенсивно охлаждают (плотность орошения 4 кг/м 2 с) в течение 4 ч до полного остывания, Согласно расчету по сечению ротора при закалке образуется преимущественно бейнит, в частности для осевой эоны бочки степень распада в перлитной области менее ЗЕ. По данным механических испытаний роторов иэ стали Р 2 М при закалке на бейнит обеспечивается высокий уровень механичес з 1537696 4 кнх свойств стали: 660 кгс/мм 2; окончания структурного превращенияФ84197;и 507, адо 15 кгс м/см. стали. При необходимости выбор приНа фоне основных видов термокинети- меняемой в этот период среды или ческих диаграммстали (1 11 111 - об- ее параметров корректируют для обес ФБласти мартенситного, бейнитного, пер- печения одновременности достижения литного превращений соответственно) на поверхности изделия температуры показан характеризменения температуры окончания, а в середине изделия - поверхности (кривая 1) и максималь- ,темпеРатУРы начала стРУктУРного пРевнОй в сечении температуры изделия ;0 ращения стали. Затем определяют про(кривая 2) в процессе предлагаемого должительность третьей ступени охлажтрехступенчатого охлаждения. Термо- дения, обеспечивающую полное эавершекинетическая диаграмма в зависимости ние распада аустенита в изделии. от скорости охлаждения задает тип Согласно известному способу ро(перлитное, бейнитное, мартенситное) 1 Б тор сначала нагревают до 950 С, эаи,температурный интервал структурных тем охлаждают в течение 6 мин водо- пРевращений стали, которые могут от- воздушной смесью с максимальной охличаться для поверхности и середины лаждающей способностью (плотность иэделия. Положение областей структур- орошения 4 кг/м 2 с) до достижения ншх превращений на термокинетичес на поверхности бочки температурыо о кой диаграмме зависит от химическо С (на 10 С ниже температуры наго состава стали. В соответствии с чала мартенситного превращения статермокинетической диаграммой стали ли), затем - в течение 5 мин водо" 2 Х 1 М 1 Ф при охлаждении ротора в при- воздушной смесью с минимальной охлажлегающем к поверхности слое, металла 2 Б дающей способностью (плотность оропроисходит байнитное превращение, шения 015 кг/м 2 с) и далее в тече- а в осевой, зоне может происходить ние 6.,5 ч водовоздушной смесью с распад аустенита в перлитной области промежуточной охлаждающей способ- (зона д), который необходимо пода- ностью (плотность орошения 2 кг/мф с), вить. З 0 Согласно расчету в осевой зоне бочПри реализации изобретения пред- ки (ротора) степень распада аустениварительно выбирают закалочные сре- та в перлитной области превышает . ды илипараметры сред (плотность ороше" 303, Это приводит к существенному ния.для спрейерного или водовоэдуш- снижению предела текучести, а также ного охлаждения; концентрацию доба- резко снижает ударную вязкость стаЗБ/ и вок, температуру полимерных сред и ли вплоть до 2 кгс м/см, т.п,), обеспечивающие интенсивное Данные механических свойств после охлаждение изделия на первой ступе- обработки по предлагаемому и известии до начала и на третьей ступени ному способам приведены в таблице. после завершения структурного превра Предлагаемый способ позволяет Щения на его поверхности а также уменьшить степень распада аустенитаУохлаждение поверхности снизкой ско- в перлитной или бейнитной области, ростью в интервале структурного прев- а также снизить температуры начала ращения стали на второй ступени ох- бейнитного и мартенсивного превралаждения, Далее расчетными или экспе- щений, повысить прокаливаемость ста-,4 Бриментальными методами определяют ли и механические свойства внутрен- распределение температуры в сечении них зон изделий. Применение предлаи на этой основе необходимую про- гаемого изобретения обеспечит улуч- должительность первой ступени охлаж- шение эксплуатационных характерисдения до достижения на поверхности тик стальных изделий различного назБОтемпературы начала структурного прев- начения, снижение расхода легирующих ращения, заданной термокинетической , элементов, а также компенсацию вреддиаграммой стали. Затем определяют ного влияния ликвации в крупных заизменение температуры поверхностии максимальной в сечении температуры ББ Ф о р м у л а и з о б р е т е н и яна второй ступени в период охлаждения поверхности изделия с низкой Способ закалки стальных иэделий, скоростью и продолжительность охлаж- преимущественно массивных, включаюдения поверхности до температуры щий нагрев до температуры аустениза5 1537696 6ции и последующее трехступенчатое на первой ступени осуществляют до охлаждение в средах с охлаждающей температуры начала структурного превспособностью на первой и третьей сту- ращения в среде с промежуточной охпенях вьппе охлаждающей способности лаждающей способностью, на второй на второи ступени, о т л и ч а ю -м5ступени - до температуры конца струкщ и й с я тем, что, с целью улучще- турного превращения в среде с мининия структуры и механических свойств мальной охлаждающей способностью, а стали во внутренних зонах изделий окончательное охлаждение ведут в срепутем снижения растягивающих и созда- де с максимальной охлаждающей способ 10ния сжимающих напряжений, охлаждение ностью. 02 ю Акгс/мм 2 Способ Закалка КСЮ,кгс м/см Предлагаемый1 Нагрев до 950 С,охлаждение: 1 ступень -до Ф 90 С на поверхности,11 ступень - до 320 С наповерхности и.760 С всередине, 111 ступень -до комнатной температуры 58-62 18-20 56-58 15-17 Нагрев до 950 С,охлаждение: 1 ступень -до 470 С на поверхности, 11 ступень - до,300 С на поверхностии 810 С в середине,111 ступень - до комнатной температуры 58-62 16-19 54-56 . 14-б 11537696 Корректор Л Патай едактор Н,Рог дписное аказ НИИПИ Производственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина ст авитель В . Рус анен ко, хред Л. Сердокова 46 507 Государственн тета по изобретени 1130 ква, Ж, Раушская Тиражого коми35, Иос открытиям при ГКНТ СССР д. 4 Л