Способ закалки деталей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 029 51)5 С 21 О 1/5 ОПИ РЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1(56) Авторское свидетельство СССР ЬВ 456002, кл, С 21 О 1/56, 1971,Авторское свидетельство СССР М 730830, кл. С 21 О 1/56, 1980;(54) СПОСОБ ЗАКАЛКИ ДЕТАЛЕЙ(57) Изобретение относится к термической обработке иэделий машиностроения и может использоваться при закалке роторов и валов переменного сечения. Цель изобретения - повышение сопротивления стали хрупкому разрушению и однородности механических свойств стали. Ротор нагревают до температуры аустенизации, выдерживают и охлаждают в трех средах - сначала в среде с максимальной охлаждающей споИзобретение относится к термической обработке изделий машиностроения и может использоваться, в частности, при закалке роторов и валов переменного сечения,Цель изобретения - повышение сопротивления стали хрупкому разрушению и однородности механических свойств стали.На чертеже изображена схема, поясняющая способ: (сплошными линиями приве- демы расчетные кривые 1-3 охлаждения ротора из стали 35 ХНЗМФА массой 11 т с диаметром бочки 660 мм и диаметрами шеек 370 мм; штриховыми линиями - термокинетическая диаграмма распада переохлажденного аустенита указанной стали, основные. характеристики диаграммы рассобностью, затем в среде с минимальной охлаждающей способностью и окончательно в среде с промежуточной охлаждающей способностью, Охлаждение в среде с минимальной охлаждающей способностью начинают после достижения температуры Бн начала бейнитного превращения стали на поверхности ступени наибольшего сечения и проводят в течение времени не менее инкубационного периода бейнитного превращения Стали, затем перед окончательным охлаждением проводят охлаждение в среде с максимальной охлаждающей способностью до достижения температуры Бн+ (200- 250) С на оси изделия в месте наибольшего иэменениясечения, Использованиепредлагаемого способа обеспечивает по сравне-нию с известными способами повышение сопротивления хрупкому разрушению и однородности механических свойств стали в сечении иэделий при предотвращении эакалочных трещин. 1 ил., 1 таба,Су пада аустенита - температуры начала мар-,фь, тенситного Ми и бейнитного Бн превраще- фния; инкубационный период бейнитного превращения тнб; последовательно этапы охлаждения в средах с максимальной, ми нимальной (П), вновь максимальной (В) и промежуточной бВ) охлежйеющей способностями.На этапе происходит интенсивное ох- а лаждение. На этапе И охлаждение замедляется и может даже происходить разогрев поверхности за счет подвода тепла из внутренних зон изделия. Этап П начинается после снижения температуры поверхности Бн и продолжается больше инкубационного периода бейнитного превращения стали тнб ..;,ь риаодит к образованию бейнита вместо мартенсита в поверхностной зоне изделия, а также обеспечивает самоотпуск закаленной стали, Таким образом, повышается однородность распределения механических свойств в сечении и снижается опасность возникновения закалочных трещин, Этап И обеспечивает ускорение охлаждения, з следовательно, повышение во внутренних зонах сопротивления стали хрупкому разрушению и однородности свойств по сечению. Этот этап заканчивается при достижении на оси изделия в месте наибольшего изменения сечения (в данном случае при переходе от бочки ротора к шейке) температуры выше Бн на Лт = 200- 250 Г,. Этап И обеспечивает снижение уронил растягивающих напряжений вследствие замедления охлаждения и темпа структурных превращений стали.Осущест вление предлагаемого способа поясняется на примере закалки ротора массой 11 т из стали 35 ХНЗМФА с охлаждением в воде, масле и на воздухе (фиг.1), Предварительно расчетным путем определ я ют изменение температурного поля изделия в процессе охлаждения при закалке, На основе сопоставления кривых охлаждения с диа раммой распада переохлажденного а, с анита стали задают продолжительность этапов НЧ (фиг,1), которые составляют сосо в:тстеенно 2, 15, 25 и 240 мин.Ротор наревают в печи и выдерживают при 85 Р. до прогрева всего сечения. Далее ротор переносят в водяной закалочный бак, где охлаждают 2 мин до достижения поверхностью бочки температуры ниже Бн (450 С для стали 35 ХНЗЫФА). Затем ротор на 15 мин вынося на воздух, что превышает инкубационный период бейнитного превращения И 2 мин), После этого ротор 25 мин охлаждают в водяном баке до снижения температуры оси в месте перехода от бочки к шейке до 650 С, что на 200 С выше Бн, Окончательное охлаждение в течение 240 мин до полного завершения распада аустепиа проводят в масле. Ротор, обработанный по предлагаемому способу, имеет высокое сопротивление стали хрупкому разруцению и однородность свойств по сечению при достаточной прочности и пластичности стали и отсутствие трещин. Механические свойства ротора, полученные припромышленном опробовании способа, приведены в таблице, где тзкже представлены механические свойства после закалки по известному способу.При закалке по известному способу после нагрева в печи до 850 С ротор охлажда 10 ют 4 мин в воде до достижения наповерхности 180 С (Мн 150 ОС), далее 5 минна воздухе, окончательное охлаждение проводят в масле.Ударная вязкость стали повышается в15 1,5 раза, а критическая температура хрупкости снижается на 25 С,Использование способа закалки обеспечивает по сравнению с известными способами повышение сопротивления20 хрупкому разрушению, однородности механических свойств стали в сечении изделийпри предотвращении ззкзлочных трещин.Кроме того, предлзгземый способ не предусматривает многокРатную смену ззкалоч 25 ных сред, зз счет чего упрощаетсяуправление процессом закалки и уменьшается загрузка закзлочнаго крана,Формула взобрвтенияСпособ закалки деталей, преимущест 30 венно крупных роторов переменного сечения, включающий нагрев до температурыаустенизации, охлаждение в трех средах,вначале в средах с мзксимзльной, заем сминимальной и с максимальной охлаждаю 35 щей способностью, окончательное охлажде-,ние в среде с промежуточной охлаждающейспособностью, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с щелью повышения сопротивления хрупкому разрушению и однородности механичв 40 ских свойств, охлаждение в среде смаксимальной охлаждающей способностьюведут до достижения на поверхности наибольшего сечения детали температуры начала бейнитного превращения Бн. в среде с45 минимальной охлаждающей способностью- в течение времени, превышающего инкубационный период бейнитного превращения, и вновь в среде с максимальнойохлаждающей способностью - до аостиже 50 ния на оси температуры Бн+ 200-250 С,, - - м+оо м, о ф оо о о од ф д о. ф й ф М о ф ф ф ф Ж о о о л ооО 3 Оъ ф ф О) ф ф фо л,Щс 4 о о о о лоО 1 м с 3 м 4 О Ю л (О Ю (О Ф 3 с о 5У оохрЮ лОсЩ Щ1- 5 хоОохЕсО ЩФ Щ ЭОщ - оО Ф оБсО оо Ф х о М 1 Л х кг Ф щ О Е щ с ЭОйо хвощ ох С 5 х Э 5 х 5 сч 5 х. счЩ ур ф сч о Щ ф 1- о о ф о Ф 5 У о Э 5 Щ х Э Э 5 щ х о Э Щ. Э Щ Щ О с но с о 5 У оЭ о л Э ш5 У с Щ У Щ 1 о о о о с о Ф К Щ с л о Е ЭО ЩО що Щ ОЪ сф О.С аФ й.Щ х о Г Ф о 2 хЩ Ф оОс О л сох О О О. а сФ о М оО5 Ф СУо х 5Ю Д тсо43 ЩО Щх хх ФОЯФ ЩО х,оФо о ос хс Ъ йщФ Е5 ЯХ ОоФ Э сЩГФхХ щЩФ.ХЕхоххохоФЩО Хо1641029Составитель А,Орешкина Редактор И.Дербак Техред М.Моргентал Корректор М.Ш Заказ 1379, Тираж 408 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10