Способ обработки сплавов на основе железа

Оп ИЗДАНИЕ,789593 Союз Советск ихСоциалистическихРеспублик ИЗОБРЕТЕН ИЯОпубликовано 23.2.80. Бюллетень47Дата опубликования описания 28. 12.80 по делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Б. А Т Уральский ордена Трудового Кресного Знамени политехнический институт им. С. М. аширова .к.Уральский завод тяжелого машиностроеция им. Г.": Ортжвцикидзе(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА1Изобретение относится к металлургии в частности к способам обработки железо- углеродистых сплавов и может йайти применение на предприятиях машиностроительной и металлургической промышленности при обработке давлением заэвтектоидных и ледебуритных сталей и сплавов, характеризующихся пониженной пластичностью вследствие химической неоднородности состава и неблагоприятной морфологии структурных составляющих, в частности карбид- ной фазы.Известен способ термоциклической обработки сплавов. Многократные нагревы и охлаждения относительно температур прямого и обратного фазового превращения способ. ствуют формированию ячеистой структуры сплава, активному протеканию диффузион. ных процессов и, как следствие этого, устранению химической неоднородности1.Однако недостаток известного способа обработки состоит в том, что поскольку термоциклирование производится в области относительно низких температур 00 в 6 С, неоднородность в распределении и форме карбидов сохраняется. В результате общий уровень пластичности заэвтектоидных и леде 2бурцтцых инструментальных сталей и сплавов меняется незначительно.Известен способ обработки, включающиймногократные. нагрев и охлаждение сплава в области более высоких температур поряд.ка 800 в 050 С, что соответствует 0,55- 0,75 Т, где Т, - температура плавления материала и пластической деформации при этих температурах. Многократные нагрев и охлаждение на воздухе в процессе деформации вызывают раздробление и устране.10 ние карбидной сетки и по окончании процесса структура сплава преимущественно состоит из пластинчатого верлита и карбидов компактной формы. Если на завершающей стадии процесса реализовать еще и циклический отжиг в интервале температур680 - 760 С, то можно устранить химичес.кую неоднородность и получить структуру, состоящую из карбидов шаровидной формы на ферритной основе. Если сплав с полученной структурой нагреть до высокой температуры, то пластичность его будет безусловно высокой 2.Этот способ обработки применим лишьк сплавам с относительно высокой пластичностью, поскольку при многократном на789593 Табпица 1 3греве до 800 - 1050 С минимальная степень деформации должна составлять 20 - 40 й после каждого чагрева. Если же сплав вследствие низкой пластичности не выдерживает такой деформации, то способ обработки реализовать на практике невозможно.Цель изобретения - повышение пластичности заэвтектоидных и ледебуритных инструментальных сталей,Поставленная цель достигается тем, что заготовки из заэвтектоидных и ледебуритн ео ных инструментальных сталеи цодвергаются нагреву до температуры 0,85 - 0,90. Т, и охлаждению на воздухе до температуры окружающей среды 18 - 25 С. Циклически повторяющиеся многократные нагревы до предплавильных температур обеспечивают формирование пластичного приповерхностного слоя металла за счет диффузии химических элементов в поверхностный слой, а охлаждения на воздухе позволяют достаточно просто удалять избыток этих элементов в виде окалины, Принципиальное отличие в предлагаемого способа обработки от используемых в настоящее время заключается в том, что основные изменения, обусловленные обработкой, протекают не во всем объ еме металла, а преимущественно в приповерхностном слое, и представляют собой диффузионный процесс перераспределения химических элементов, в результате которого значительно повышается устойчивость 4,металла против разрушения, поскольку приповерхностный слой, обедненный карбидообразующими химическими элементами, при деформации выполняет роль пластичной оболочки. Пример 1. Проводят термоциклическую обработку литых быстрорежущих сталей Р 6 М 315, Р 6 Л 43 Ф 4 К 5, Р 9 МЗ, Р 9 МЗК 5, Р 9 МЗФ 4, Р 9 МЗФ 4 К 5, Р 12 Ф 4 К 5 и Р 12 МЗК 5, имеющих температуру плавления 1390 - 1410 С. Нагретые до 0,90 Т 1250 С заготовки охлаждают на воздухе до 20 С и после различного числа циклов обработки прокаткой на клин определяют пластичность. При установлении температуры нагрева 0,9 Тпруководствуются следующими соображениями. Известно, что диффузия определяется температурой нагрева, оптимальное значение которой соответствует линии солидуса, т. е. температуре плавления материала. Однако, на практике, чтобы избежать перегрева и пережога, максимальную температуру нагрева металла стараются не превышать 0,85 - 0,90 ТлДля получения сравнительных данных параллельно проводят обработку металла применяемым на производстве известным способом - нагрев до 1150 С и последующая пластическая деформация в интервале температур150 - 8000 С. Данные по пластичности при температуре испытания 100 С сведены в табл. 1.,8 0,98 0,70 0 0 1,21 0,69 0,74 0 89 7 0 0,8 ием трещин,ии режимовгодного ме.видации разпростоев, связ а также за сч обжатий. и по талла из 15 -аццых с удале ет цнтенсифцка обработка пред. е позволяет улучши ысокох омистых с ышение выхода 0/о за счет ли вок при обрабо ом итоге на 5 - повышает каче зацных марок с ушения загот м, что в конеч ебестоимость зделий из ука ке давлени% сцижаетство металлоалей. оряула изобретеная плавов ца осн о заэвтектоцд ментальных тцый нагрев и тем, что с цел кой пластично 85- - 0,90 темпе об обработкиреимущсственцтных и истру щнй многокра тла цаюцися я технологичес оизводят до О,ове жецых и сталей, охлажью пости, на- ратуры Спос леза, и ледебур включаю дение, о вышеци грев пр 5Термоциклическая обработка предлага.емым способом позволяет повысить пластичность литых быстрорежущих сталей. Чтобы объяснить оазличия в пластичности на электронном микроанализаторе Камека изучают распределение химических элементов. Сопоставление показывает, что термоциклирование предлагаемым способом активизирует диффузию хрома и ванадия в поверхностный слой, в результате чего пластичность быстрорежущих сталей повышается в 2 - 3 раза.16Режим охлаждения металла на воздухе до температуры окружающей среды 20 С выбран в связи с тем что при охлажд,ции на воздухе в заготовках из быстрорежущих и т. п: сталей исключается появление термических напряжений, способных вызвать разрушение металла, и активно образуется окалина, в результате чего поверхностный слой, обедненный химическими элементами тина хрома, ванадия и т. п доТермоэлектрическаяагаемым способом такж ть пластичность литых в Рталей.Промышленные эксперименты показывают, что после обработки слитков из быстрорежущей стали (предлагаемым способом), длительность процесса ковки уменьшается на 30%, а выход годного повышается на 20% по сравнению со штатной технологией изго- зо товления поковок.Использование предлагаемого способа обработки заэвтектоидных и ледебуритных инструментальных сталей, обеспечивает возможность расширения температурного ин 55 тервала обработки давлением за счет повышения пластичности металла, повышение производительности кузнечно-прессового оборудования на 2030% за счет ликвидаций статочцо просто становится пластичной оболочкой.Прилер 2. Проводят термоциклическую обработку литых высокохромистых труднодсформируемых сплавов 230 Х 12 12,30 С;12,90% Сг); 230 Х 12 Ф (2,33 /оС; 12,98%Сг;0,37%Ъ); 150 Х 12 Ф (1,45 о/оС; 12,67%Сг;0,38 о/оЧ) н 280 Х 12 Ф (2 80 о/оС 12 87%Сг;0,41%Ъ), имеюгцих температуру плавления соответственно 1349, 1344, 14 О и 1310 С. Нагретые до 0,9 Т заготовки из этих сталей охлаждаются на воздухе до 25 С и после четырех циклов обработки подвергаются прокатке ца клин для определения пластичности, Для получения сравнительных данных параллельно производят обработку металла применяемым ца производстве известцым способом - нагрев до 150"С и последующая пластическая деформация в интервале температур 1150 - 900 С, Данные по пластичности при различных температурах испытания сведець 1 в табл. 2,789593 Составитель Р. Клыкова Техред А. Бойкас Корректор Е. /1 апп Тирай 508 Г 1 одписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва. Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал, ППП сПатен 1, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Редактор А. ШишкинаЗаказ 9004/30 плавления материала, а охлаждение - навоздухе до комнатной температуры.Источники информации,принятые.во внимание при экспертизе