Способ химико-термической обработки стальных изделий

сОюз сОВетскихСОЦИДЛИСТИЧЕСНИХ1 ЕСПУБЛИН С 23 С ОСУДАРС ПО ИЗОБР при гкнт ЕННЫЙ КОМИТЕТтениям и ОжРитиям ссо ОЬС 7 ль изоских ок Ц механич мико от за счет ердост измель ности изделии поп Н АВТОРСКОМУ Свй(71) Московский вечерний металлургический институт(54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин, работающих в условиях износа и Изобретение относится к металлургии, в .частности к химико-термической обработке стали, и может быть ис польэовано в машиностроении цля поверхностного упрочнения деталей маши работающих в условиях износа и знако переменных нагрузок.Целью изобретения является повышение механических свойств сердцевины и микротвердости поверхности изделий эа счет измельчения зерна и уменьшения содержания остаточного аустенита,Согласно спкой обработки ю особу химико-термичес стальных изделий, вкл ЯО 1618780 знакопеременных наг ретения - повып.ение свойств сердцевины чения зерна и уменьшения содержанияостаточного аустенита. В способевключающем цементацию в процессетермоциклирования и термоциклирование перед окончательной закалкой стемпературой верхней границы циклировання 860-900 фС в течение первыхдвух циклов и 800-820 С в течениепоследнего цикла с охлаждением междуциклами до Аг 10-20 С, нижнюю границу циклирования перед закалкой отцикла к циклу повышают на 2-4% относительно критической точки Аг Применение способа позволяет повыситьв 1,3-1,4 раза механические свойствасердцевины детали и микротвердостьповерхности в 1,14- 1,2 раза. 2 табл. ающему цементацию в процессе термоциклирования и термоциклирование перед окончательной закалкой и температурой верхней границы циклирования 8 б 0-903,С в течечие первых двухциклов и 800-820 С в течение послед-.него цикла с охлаждением между циколами до Аг 10 - 20 С, нижнюю границу циклирования перед закалкой от цикла к циклу повышают на 2-4% относительно критической точки Аг,Изменение критической точки Агпри ТЦО приведено в табл,1,Как показали исследования стали20 ХНЗА, при термоииклировании су 1618780щественно изменяется критическаяточка Аг (табл.1): при циклированииперед закалкой с температурой верхней границы первого и второго цик-,лов 880 С и третьего 820 С критичесо о 5кая точка Аг монотонно повышаетсяв среднем на 2-47 от 580 до 633 С..Проведение ТЦО при неизменной температуре нижней границы цикла приводит к увеличению степени фазовогонаклепа от цикла к циклу, что снижает температуру первичной рекристаллизации и способствует протеканию собирательной рекристаллизации, котораяприводит. к росту зерна аустенитасердцевины изделий и к увеличению количества остаточного аустенита в це-ментованном слое,Предлагаемая обработка уменьшаетстепень наклепа как в сердцевине, таки в поверхностном слое и смещает температурный порог рекристаллиэации вобласть температур более высоких, чемТ, сохраняя наклеп, что обеспечивает сохранение мелкого нерекристаллизованного зерна аустенита. Сохранениенаклепа в поверхностном слое способствует снижению количества осТаточногоаустенита,30Анализ предлагаемого способа показал, что проведение термоциклирования перед закалкой, с монотонно на2-47 повышающейся нижней температуройцикла измельчает зерно за счет дополнительной перекристаллизации, создает определенную степень неоднородности аустенита эа счет наличия дос-таточно дисперсной второй фазы, чтои способствует его быстрому распаду 40при охлаждении во время данного термоциклирования и окончательному егораспаду при закалке,Целесообразность выбранной температуры нижней границы циклирования,. которая повышается от цикла к . циклу на 2-4 Х относительно Аг объяс-няется необходимостью снижения уровня напряжений, что обеспечивает умень,50 шение степени наклепа и смещает,тем- пературный порог рекристаллиэации в1 область более высоких температур, предотвращая тем самым в заданном интервале термоциклирования протекание рекристаллиэационных процессов, обеспечивая тем самым получение мелкого наклепанного зерна аустенита с обладающей низкой устойчивостью и способствует уменьшению его количества при последующем охлаждении.Изменение нижней границы циклирования выше верхнего предела до 57 приводит к росту зерна аустенита и снижение намагниченности насыщения, в результате того, что в этом случае не протекает полная фаэовая пе- . рекристаллизация при охлаждении.Изменение нижней границы циклирования ниже нижнего предела на 17 приводит к некоторому снижению намагниченность насыщения и росту аустенитного зерна в результате повышения степени наклепа и снижения температуры рекристаллизации аустенита в область температур термоциклирования.Способ осуществляют следующим образом.Образцы из стали 20 ХНЗА и 90 ХНЗА подвергают термоциклической обработке в камерной электрической печи типа СШОЛ. Проводят 3 цикла. Температура верхней границы 960 фС, вьдержка 1 ч, Температура нижней границы циклирования 560 ОС, вьдержка 20 мин.Такая предварительная обработка для образцов стали 20 ХНЗА имитирует те изменения структуры, которые цолжны произойти в сердцевине, а для образцов стали 9 ОХНЗА - поверхностном слое деталей при ХТЦО. Она обеспечивала определенную степень диффузионного насыщения и вместе. с тем приводила к росту зерна аустенита как в поверхностном слое (образцы стали 90 ХНЗА), так и в сердцевине (образцы стали 2 ОХНЗА), и к увеличению количества остаточного аустенита в поверхностном слое изделий.П р и м е р ы 1 и 5. Образцы иэ стали 20 ХНЗА и 90 ХНЗА подвергают термоциклической обработке в камерной электрической печи типа СШОЛ по предлагаемому способу. Проводят 3 цикла, температура верхней границы 960 С, выдержка при этой температуре 1 ч, температура нижней границы циклирования 560.С, выдержка 20 мин. Послеодостижения температуры 560 С в треть-.о ем цикле (предварительная обработка) образцы нагревают до 880 С и охлаждают до 595 С, затем нагревают до 880 ф и охлаждают до 605 С затем нагревают до 820 С и охлаждают до 615 С. После этого образцы нагревают до температуры закалки 800-820 С, выдерживают1618780 Таблица 1 Аг, С, при термоциклировании стемпературой верхней границыцикла,фС, после циклов оАг., Спослевыдержки20 минпри 960 С Марка стали 1 Г первого второго третьего 20 ХНЗА 90 ХНЗА 605 625 633 643 643 643 580 643 П р и м е ч а н и е, Температура нижней границы цикла 400 С.Чти, 0,5. град/сЧнфгр 0,2 град/с 5.20 мин и охлаждают в масле. Повышение температуры нижней границы циклирования составляет 2 Х от температуры Аг .П р и м е р ы 2 и 6. Обработку проводят как в примерах 1 и 5, но температуру нижней границы циклирования перед закалкой повышают на 4 Х от Аг , которая составляет соответственно 603, 615 и 625 С в первом, втором и третьем циклах. П р и м е р ы 3 и 7. Образцы из стали 20 ХНЗА и 95 ХНЗА подвергают термоциклической обработке по известному способу. Проводят 3 цикла, как указано в примерах 1 и 5. Температура нижней границы циклирования перед закалкой постоянная и"составляет 560 С. После этого образцыонагревают до температуры закалки 800-820 фС, выдерживают 20 мин и охлаждают в маслеП р и м е р ы 4 и 8. Образцы из стали 20 ХНЗА и 95 ХНЗА подвергают термоциклической обработке по известному способу. Проводят 3 цикла, как указано в примерах 1 и 5, затем образцы нагревают под закалку до 800- 820 фС, выдерживают 20 мин и охлаждают в масле. Результаты исследований предлагаемого и известного способов приведены в табл.2,Как видно из табл,2, предлагаемый способ цементации стальных иэделий по сравнению с известным позволяет уменьшить величину зерна от 53-4 до 9-10 балла и увеличить намагниченность насыщения от 1,12 до1,91 Тл, что свидетельствует о снижении количества остаточного аустенитав поверхностном слое. Механическиесвойства сердцевины детали при этомповышаются в 1,3-1,4 раза, а микротвердость поверхности - в 1,141,2 раза.15Формула изобретения Способ химико-термической обработки стальных изделий, включающий це ментацию в процессе термоциклирования и термоциклирование перед окончательной закалкой с температуройверхней границы циклирования 860 -900 С в течение первых двух циклов 25 и 800-820 С в течение последнего цикла с охлаждением между циклами доАг 1 10-20 С, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения механических свойств сердцевины и микротвердости поверхности изделий засчет измельчения зерна и уменьшениясодержания остаточного аустенита,нижнюю границу циклирования передзакалкой от цикла к циклу повышаютна 2-47 относительно критическойточки Аг.1618780 1блице 2 Пиклироеаиие под закалку (закалка 820 С) Способ парка стали Попьюнне Нагннтиа ннческие саойстза серпцеаины,69 ,12 ОХНЭА ОХНЭА оставитель Н.Рыжовехред МьДидык 1 едактор Н.Рогул М,По Коррект Зака ВНИИП ий комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 Производств ател о Нзеестньй3 4 Преки гаемый б Нззе" стньй 7 84 ТиражГосударственного комитет113035, Москва Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС