Способ термической обработки пружинных сталей

Союз Советских Социалистическик РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 1105.79 (21) 2766080/22-02 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -С 21 13 1/78 ГосударственныМ комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Р.Ф.Мавлюдов, А.А.Мухамедов, А.К.Херсонский:и М.С.ЛюбашевскийНаучно-производственное объединение по механй.жций ":и автоматизации производства машин для хлопководства"- .,(7. ) Заявитель 54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРУЖИННЫХ СТАЛЕЙИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении различных пружинных элементов, предназначенных для работы в условиях активного износа и энакопеременных ударных нагрузок.Известен способ термической обработки сталей, включающий предварительную нормализацию, закалку и отпуск 1.Длительность выдержки при нормализации и отпуске снижают производительность способа, требуют введения в технологический процесс термообработки специальной операции по удале нию поверхностного обезуглероженного слоя.Известен способ улучшения механических свойств патентированной пружинной стали выполнением до патенти- О рования высокотемпературной нормализации 2.Способ обеспечивает достижение высоких механических свойств и стойкости пружин в условиях изгиба и кручения, однако в условиях абразивного и других видов износа с одновременным воздействием ударных знакопеременных нагрузок значения предела упругости, предела выносливости и износостойкости резко падают, что не позволяет обеспечить пружинным элементам необходимой эксплуатационной надежности. Кроме того, суммарная продолжительность операций значительна, что не позволяет использовать способ в автоматических линиях изготовления и термообработки пружинных элементов,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ термической обработки стальных деталей, включающий циклический нагрев и охлаждение на воздухе, закалку и отпуск 3.Известный способ не обеспечивает высокой производительности из-за длительности операции отпуска, способствует снижению упругих свойств стали.Цель изобретения - повышение производительности процесса, износостойкости и упругих свойств деталей иэ пружинных сталей.Поставленная цель достигается тем чво в способе термообработки пружинных сталей, включающем циклический нагреви охлаждение на воздухе, закалку и отпуск, циклический нагрев ведут до температуры 0,71-0,79 тем 885301пературы плавления стали, а нагрев под закалку осуществляют также циклически до температуры выше точкиоАс 9 на 50 - 70 С, при этом нагрев до точки Кюри производят со скоростью 250 + 20 С/с, далее - со скоростью 100 + 20 С/с, отпуск производят при температуре выше точки начала выделения карбидов.Цикличность нагрева при нормализации и закалке в области высоких температур, связанная с высокой скоростью нагрева и градиентом, направл енным в сторону больши х температур, обеспечивает максимальное растворение примесных Фаз стали и диффузию углерода иэ сердцевины к поверхнос ти из-эа наличия обезуглероженности в поверхностном слое заготовки. Рекристаллизация аустенита после фазового наклепа не успевает произойти, а последующее охлаждение фор) мирует образование максимума дефектности кристаллического строения. Повторение после нормализации циклического нагрева под закалку усиливает эффект повышения плотности дефектов и способствует растворению цементитной фазы, получению мелкого аустенитного зерна и сохранению ориентировки исходных зерен, что особенно важно для пружинных сталей. Максимальное растворение примесных фаз при нормализации позволяет снизить температуру закалки высокоскоростного нагрева до Ас 3 + (50 - 70) С вместо стандартных, составляющих Ас + (100 120)С. Плотность и характер дефектов решетки, закрепляемых в процессе высокоскоростной закалки, определяют температуру отпуска. Ступенчатость скорости нагрева пружинных сталей до и после перехода через точку Кюри 40 обеспечивает наличие фазового наклепа и обоснована также особенностями индукционного нагрева, имеющего характерный переход через точку магнитного превращения в стали. 45П р и м е р 1Пружинную сталь 65 Г в виде зубчатой ленты толщиной 1,6 + 0,1 мм и шириной 16 мм перемещают непрерывно-последовательным способом сквозь индукционные нагреватели, в которых осуществляется циклический нагрев под нормализацию, закалку и отпуск. Скорость перемещения ленты 5 м/мин.В первом индукционном нагревателе ленты нагревают до 1000 С с величиной цикла 100 С и в два этапа: в магнитной зоне со скоростью 250 + + 20 С/с, и внемагнитной зоне дооТ 100 С со скорс 1 стью 100 + 20 С/с. После проведения трех циклов в ука занном интервале температур ленту охлаждат со скоростью 2 + 1 С/с в трубчатой водоохлаждаемой емкости,расположенной последовательно .индукционному нагревателю, при этом вемкость подают защитный гаэ или парыкеросина. После охлаждения ленты доо40 + 10 С она вновь подвергаетсянагреву до закалочной температуры880 + 10 оС циклично в два этапа: вмагнитной зоне со скоростью 250 +о+ 20 С/с и до закалочной температуры со скоростью 100 + 20 С/с,Нагретую до закалочной температурыленту закаливают в масляном спрейере, скорость охлаждения 350о500 С/с. Затем ленту промывают вводяном спрейере раствором лобомидаи подвергают нагреву под отпуск доо250 + 10 С. Время оотпуска 10 с, скорость нагрева 250 С/с, число циклов б, цикличность 50 С.Высокие значения Физико-механических свойств обеспечиваются такжепри температуре отпуска 350 + 10 С(250 + 100 С) с соблюдением интерва,ла нормализационного и закалочногоциклов 100 С для стали 65 Г,Физико-механические свойства стали после термической обработки приведены в табл.1.П р и м е р 2. Пружинную сталь60 С 2 А в виде полосы толщиной 2+0,2 мми шириной 12 мм подвергают термической обработке аналогично примеру 1.Скорость .еремещения полосыб м/мин. Температура нагрева поднормализацию 1000 - 1080 С с величиной цикла 80 о С, количество циклов4. Охлаждение до 30 + 10 С со скооростью 8 + 2 С/с. Нагрев под закалоку до 900 + 10 С ведут циклично,цикличность 70 - 80 С, количествоциклов 2, Скорость закалочного охлаждения 300 - 400 С/с. После промывки полосу подвергают отпуску при320 С. Время отпуска 8 с, цикличность 70 - 8 О С, число циклов 5.Высокие показатели Физико-механических свойств достигают при температуре отпуска 400 + 10 оС (320 ++ 80 С), т.е. с соблюдением нормализационного и закалочного циклов80 С для данной марки стали.Физико-механические свойствастали; после термической обработкиприведены в табл.2. Способ позволяет увеличить работоспособность пружин в 1,2-1,5 раза и повысить производительность труда при их изготовлении. Поскольку все операции способа по длительности примерно равны, обеспечивается возможность создания поточно-автоматизированных линий обработки и изготовления пружин и пружинных элементов.Н сб о о оо х х 1 0о а 1 аИ 1 1,"Е 1 1 3 х 1ЭО ао 1 СХ 1 о о о сс) О) а л 1 1 о о Ф 1 х х хааа (б ЦЭ бод аао х о Эо о х х ч м Ю ,0с о о 1 1 СО СО о о в с о о 1 1 1 1 ;)11 511 111 1 1 1 Ц 1 а 1 Эо о 1 К 1 д Ж 1о 1 О 2ц х 1 ах6 д 1 Д 6Е 1 "1 Ю м 1 Ю Ю о 1 1 о 1 С 1 дХн н ооо осх цххах6 ад 6 1 л Д 11 1 1 ЮЮ 1 сч 1 1 1 Ю 1 ю 1 Юсч1л+1с) Р 4 м 1 1 1 11 11о а1 ах1 СЕ11 "1 6 Х1 Цнвао1 СХ Р)а)онФ Юа хэ оИЕ йвэо 1 Р)ао1 р1 с5 Р)ахв о1 С;1 Е СФ1С 1 1 1 Х 1 ДР) 1 Х Х о И 1 Х Д вне ноо 1 ХОО(Ч 3 1 О) Л 3 1г ) м сО сс) е1 л 4 1,0 лю о о а о вл1 1 о о с) ),й сО 0 ч л о о + Ф о о сй сй ч м 1 1 1 11 11111 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1, 1 1 1 1 аР) 11 1=И Ю1 Е 1 О)1 1 счс1 Х 1 1цн . овц ю1 ао 1 Ю1 Сч 11 Яд х 1ан цха 1 ВОаДС.)сОд 1 дОввсбс.ц О ЛиВ 11ода 1Д 1 анео 1О 1 В О Д О -С) 1 0до ох хав нцсхнхх г,Ос6 п 3х д Еа 1ХР) Р) О Мб цкоХ 1 ,Д ЗЕвЯ 1 1о еасИ Е1цэ хц нв оаос х 1885301 формула изобретения Составитель А.ШяямнеьРедактор В.Петраш Техред З.фанта Корректор .Назарова+ Заказ 10451/35 Тираж 621 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж,Раушская наб., д.4/5.Способ термической обработки пружиннйх сталей, включающий циклический нагрев и охлаждение на воздухе, закалку и ртпуск, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности процесса, износостойкости и упругих свойств деталей, циклический нагрев ведут до температуры 0,71 - 0,79 температуры плавления стали, а нагрев под закалку осуществляют также циклически до температуры выше точки Ас нао50 - 70 С, при этом нагрев до. точки Кюри производят со скоростью 250 +О+ 20 С/ с, далее - со скоростью100 + 20 С/с, отпуск производят притемпературе выше точки начала выделения карбидов.5Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1, Мухамедов А.А., Рудюк С.М. -Известия вузов. Черная металлургия1966, Ф 8, с,103.2. Рахштадт А.Г. Пружинные сталии сплавы. М., Металпургия 1, 1971,с. 53/54.3. Авторское свидетельство СССР9 302380, кл. С 21 П 9/32, 1968.