Способ термической обработки изделий

80 1 4 СОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК зы С 2109/22, С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЫТЙ ПИСАНИЕ ИЗОБгЪ % К АВТОРСК У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57 ИЗДЕЛИЙ СПОСОБ ТЕРК преимуществ ки из хромис агрев в ваку ки, выдержку ЕСКОЙ ОБРАБО нно инструмен ых сталей, вк ме до темпера Яф 27,Н.Тарас и оснас чающий ры зака охлаждение совмещенну щийся оцеп ск ння изно с. идет П 1 гия/56, 1979.1977, Мф 1 ЕНИЯ 1 нитр ментацию в вакуум с от у ом, о т л и ч а тем, что, с целью иовыш стойкости и снижения деф лаждение до 200-300 С и скоростью 400-700 С/минИзобретение относится к тер:.Вической Обработке деталей и инстр-мента, в частности к вакуумной термис)еской обработке специального малсгабаритно"го инструмента и оснастки е:з тепло- стойких хром)1 стых сталейИзвестен способ термической Обра-. ботки изделий, преимущественно ста: ей. Включающий вакуумную закалку с го;:едующим Вакуумным Отпуском при еотй- )11 ром закалка производится в потоеб инертного газа непосредственно в зо-. НЕ НЯГРЕВа ИГИ С ПОг РУЖЕНИЕМ СЯД)И;в холодную зону, 3 закалочное ас-.лОи Б данном способе вакуумный Отп 1)с).1 проводится при 150-700 С с )одачей в печь инертного газа 1. 1 3.Недостатками данного способа являк)тся бочьшая труДОемкость механическои и термической обработки) не- рб возможность закалки и отпуска детю)ей),. ИЗГОТОВгЕ 1 НЫХ Б ОКОНЧЯТЕЛЬНЫЙ) ЧИССБОЙ размер, После зякялки детали и инструмент требуют механическсЙ Об):а- ООТКИ ДЛЯ СНЯТИЯ СЛЕДОВ ОКИСЛЕНИЯ.приГЯ 1)я мясля для подГотовки к Отгуку, Чистовую доводку с целью снятияг)рипусков из изменения вследствиеструктурных и тепловых деформацийэтом случае проводят после отгуска)а для поп 1 ения иэносостОЙкости в "я -Бис )мости от вида инструмента прове) -,пят конечнуе; операцию - азотировая.е или итроцемектацию в течение 5-15 ч, что для формообрязуюцего инст;ументя уВеличивает трудоемкость термс обработки в -6 раз.Известен сгОсоб терю(ческой обработки ЗДелиЙ п)еимущественно из т .илостойких сталей, включающий вакуу: в ,),. ный нагрев, выдержку и последующее Охляждение нейтральньм Гязом со ск ростью 50-2)0 /мин до 550-000 С и;:о скоростью 5-10 /мин до 100С . 2 3,Недостатками таког 0 способ являются низкие пластичность и уд 1 рняя вязкость сталеЙ штамповых,. теплостойких и быстрорежущих после закалки и после отпуска. Снижение свойств вызывается образованием карбидной се- ;111 ки по Границам зерна при сГОль замд енно охлаждении в выбранном ин)те,.)= вале, Дпя хромистых сталей типа 3. 1, ."Х 5)11;С.О(:13, 95 Х 18, Х 12 М ударная ЬЯ КС; Ь ОЛИЗКЯ К НУЛЮ Что:г:.ьЛЮ-) да;аость ЛОлучения кондивионньв( )етя)1 еЙ, не трумент и осня ткя при :з,- ботке по изестному режиму разруя на, первых деталях 0000(:ИНО:.ри. "яличии стожньгэ: переходов в сечения" - мие 0 тет мичесеЯя ОбрабсткЯ првво - ,.л(яяя в з.: ом случае гОсле вакуумнойахялкн,; гпускя н механичесеОЙ ЛО"-:)ые =вон( тва даже для деталей, рабоНан)Олс е г)лизкнм к изобр, тению 1 О техническои сути и достигаемому результату является способ термичес )(ой сбрабстки изделий, пренмуществен;- из ннс".:в (ентальнцх сталей . Вклю+Е)ИвГЗЯ КЯЛ)У)ЯЯГУмнУЮ ).-:)ТРО.ЕМЕгГЯВИЕ) НЕПОг ОЕДСТВЕН:.)О ПОС) : - 11 ЕЯЛКИ ( ОВМЕЩЕ ИНУЮ С ОТПХСКОМ 1, .5г)ч ), во н )и способ гакже неес, - .чив е, , р е б уея )х размеровиже в(я мак(.имальных зксплуа: ацчон еых харЯкте 1)истнкаЦелью ": Зобветения является Г 10 выо)е ие н 3(Ос(1 С тййкости и снижение дес;) Орма ции .Цель дсстигается тем, что согласно сгОссбу термической обработки изде - .гй, преимущественно инструмента и оснастки из хромистых сталей вкгюча)зщему нагрев в вакууме до температуре) Закалки) БВ 1 дер)жку) охлаждение 1 НТРОЦЕМЕЕтаЦИЮ В ВаКУУМЕ СОВМЕЩЕН- ую с Отпуском Охлаждение до 200 ,О С про.;звОдят со скОростью О( " ОО С )и и,,)хлажд ние г)р 1 закалке сс ксрос - "ьО ниже - ОО )мин приводит к Оора .";)Ваеию кс рбиднс)Й сетки по Гряни 1)а) сален и с.Ижению уг(арной вязкости Омч етых сталей .Охлажде)ие п)и закалке сс скорос);,ю вь)пе;00 С/мин вызывает увеличение теплоой ПОВОдки и 11 с трумен: я ио 3 ВОЛ; ст Про БОДИТЬ БакуумлуЮ трсцемета 1)ию без промежуточной"-"-Нч" г "1)г ЯООТКИ а П ГЛ ДР ьг)яжения Г Осле з якялки чем и приводнт ео вс-,м )казанным недостаткам.Щ)и),. 1,И,. 11., ЕР ВЯЛЯ ОУ 1 а,ьДН:Н С.Яданной скоростью от температур зяегПк) до:; мпег); тур ниже 2 СС С при. Одит 1( воз 1)ас танию ствуктур 1 Ь 1 х наряаений , инсрументе с резким пеехоп Ом с(-е).ий что вызывает с)бг ас.Бание т. Б 1 д)н .-. перехОдных зОНЯХ,Суже ". ,:; "- . Огг; ) гервапа 0 (лажгения со темпевятч 1) выще 300 С вызывает с,разован.:-.е промеж) точной структуры как следе" Би сн)же 1 ие твердосг)-; чд- Е)КИ И ТЕПЛОСТОЙКОСТ"1:11043Непосредственное после зака.ки проведение вакуумной нитроцеметацп ускоряет протекание диффузионых процессов на хромистых сталях, склонных к моментальной пассивацп при на хождении их на воздухе. Развитая при высокотемпературном вакуумном агре- не и охлаждении поверхность позволяет получить равномерный, износостойкий слой за 5-6 ч, что невозможно при проведении обработки после закалки, отпуска и механической обработки цо иэвестньм схемам.Температурньй интервал химико-термической обработки, совмещенный с температурой отпуска, позволяет более полно осуществить отпуск троосто-мартенсита по всему объему изделий, а также скомпенсировать уменьшение размера рабочих поверхностей, связанное с наличием 10-257 остаточного аустенита в закаленных хромистых сталях эа счет увеличения размеров при образовании диффузионного слоя эа 5-6 ч, и позволяет сохранить неизменной геометрию обрабатываемых изделий,Обработку изделий по предлагаемым режимам проводили в вакуумной печ СГВ 2,4-2/15 И 2 с максимальной рабочей температурой при проведении опытов 1100 С при вакууме до 410мм рт.ст.30 Скорость охлаждения изменяли путем регулирования расхода воды н охлаждаемом корпусе и путем изменения массы приспособлений, на которых устанавливались обрабатываемые детали, а также путем изменения массы садки одновременно закаливаемых деталей.Вакуумную нитроцементацию непосредственно после охлаждения печи СГВ и выгрузки садки нели в вакуумной печи для нитроцементации ШП 1-ВНЦ с "горячей" ретортой и капелькой подачей жидкого карбюриэатора в рабочее пространство печи. Температура нитроцементации автоматически регулироваласьос точностью 1 5 С и составляла 520- 680 С в зависимости от марки стали и требуемой твердости сердцевины. В качестве источника для Формирования газовой атмосферы применялся состав на основе триэтаноламина с активизирующими добавками. Нитроцементация велась, при остаточном давлении в рабочем пространстве О, 1-50 м рт,ст.Обрабатывали различные виды инструмента и оснастки - ножи для резки жести при консервировании в рыбной промьппленности, шарики для закатных приспособлений при закатывании банок, обжимные пуансоны и матрицы, работающие но влажной атмосфере, вырубные пуансоны для вырубки листовых заготовок из электротехнических сталей. Испытаны иэделия иэ сталей 5 Х 5 М, 40 Х 13, 95 Х 18, Х 12 И, максимальные размеры иэ" делий - диаметр 60 мм, высота 120 мм. Некоторые виды инструмента и оснастки имели сложную конфигурацию.П р и м е р 1, Шарики прижимные для оснащения приспособлений для накатки банок при консернировании рыбы изготовленные из стали, 40 Х 13, обрабатывали н окончательном виде с закалкой в вакууме при 1080 С. Охлаждение после окончания выдержки вели со скоростью 400 /мин до 200 С, затем по достижении комнатной температуры переносили на нитроцементацию н вакуумную печь ШП 1-ВНЦ. Вакуумную нит,о роцементацию проводили при 540 С н течение 6 ч.Обработка позволила исключить образование карбидной сетки по границам зерен, как следствие, резко возрастала ударная вязкость в сравнении с закалкой по иэнестному способу. Одновременно, по этой же причине возросла коррозионная стойкость,во влажной атмосфере, Износостойкость шарикон обеспечивалась в течение более 2000 ч работы, не наблюдалось образование лунок на поверхности вследствие выкрашиваний.П р и м е р 2, Дисковые обжимки для формирования и вытяжки цилиндрических заготовок со сложной конфигурацией дна, изготовленные из стали Х 12 М, Закаливали в вакууме с охлаждением со скоростью 550 /мин от температуры 1100 до 300 С. Затем после охлаждения и разгерметизации печи их отправляли на вакуумную нитроцементаоцию при 560 С. Обработка проводилась н течение 5 ч. Изменение размеров в пределах допуска на чертежные размеры, т.е, на 120 мкм меньше, чем при обработке по известному способу, Прочность при изгибе возросла на 1108 МПа, а ударная вязкость возросла в 4 раза. Как результат,исключено разрушение тонких кромок обжимок уже в самом начале эксплуатации, характерное для обработки по известно:у способу,. Эффективность предлагаемого способа обработки прояьилась при изготовлении деталей иэ вязкой нержавеющей стали 12 Х 18 Н 10 Т.1104174 носостойсть йства еханически СвоеГС 1080 С,Нагре 20 ми 400 С 200 С до 20 чью, н мента б ч рижимныеарики изОХ 3 диаетр 18 мм охл . мин до затем С с пе 2200 ц изменендиаметр тро 1970 3,2 60-6 146-49 я 54 ОС,о известнопособу/мин до 300 Дисковые обжимкиХ 12 И, вы той 55 мм 3 П р и м е р 3. Конические ножи для резки заготовок банок для консер вирования рыбопродуктов, изготовленные из высокохромистой, коррозионностойкой стали 95 Х 18, подвергали ваку- ь умной закалке от 1070 С с охлаждением стали,700 С/мин до 250 С. Непосредственно после закалки проводили вакуумную нитроцементацию при 540 С, Время выдержки 5,5 ц. После обработ ки ножи имели твердость НЙС-59 в поверхностной зоне и НЙС=50-54 в сердцевине, что на 4-10 единиц выше, чем по известному способу. Одновременно на 350 МПа стала выше процность при изгибе, а ударная вязкость возросла в 3,5-4 раза в сравнении с известным способом, так как границы зерен были свободны от выделений избыточной, хрупкой карбидной фазы. Исключена эплипсность в пределах 176 мкм, изменение размеров не превышало 20 мкм, Износостойкость в сравнении с ножами, обработанными по обычной технологии, возросла в 2,5 раза, а в 2 сравнении с известной - в 5 раэ,Увеличение скорости охлаждения при закалке выше 700"С/мин до 800-850 С/ /мин приводило к некоторому возрастанию деформации, а повышение интервала охлаждения с этой скоростью с 1070 Содо 20 С практически не увеличивало твердость, но уве.пичивались напряжение и тепловая деформация. П р и и е р 4, Иатрицы для высадки головок заклепок, изготовленные изстали ЗХ 5 МФС, закаливали в вакууме от1":20 С с охлаждением до 200 С со скоОростью 400 /мин, затем нитроцементовали при 640 С.5 ц. После обработкипрочность при растяжении составляет1760 И 1 а против 1450 1 Иа по известному способу, а изменение размеровне превышало О мкм на диаметре 30 мм,цто позволило непосредственно послетермообработки проводить высадку головок заклепок диаметром 8 мм из углеродистой стали, Износостойкостьувеличилась в 23 раза, Трудоемкостьтермической и химико-термической обработки в сравнении с известными схемами; вакуумная закалка - очистка поверхности-отпуск-механическая доводка - химико-термицеская обработкауменьшилась в 32 раза,Сравнительные характеристики изделий после обработки по известному и предлагаемому способам приведены в таблице. Технико-экономический эффект после обработки по изобретению обусловлен повышением эксплуатационных характеристик и уменьшением деформации, что позволяет применять инструмент без доводочных механических операций и снизить трудоемкость.1104174 Продолжение таблицы Наименование,марка стали,размеры Механические свойств Изменениеразмеров Износостойкость 1 э вд, МПа НЕС псНКС ср А,кЛж/см сзатем цо 20 диаметр80 мм с печью, нитроцементация560 С, 5 ч 64-66 53 284 8- 12 мкм 2700 шт По известномуспособу Разрушение140 мкм по бурту 50-51 1740 О, 1 э 6000 ч до0 мкм износа 0,3 м 1 10 1,7 47-48 1660 0,40 8 Эллипсность выкраиивапн 00 о/550 С,В случае закалки по известному способу - охлаждение при закалнитроцементаия для сталей 40 Х 13 и 95 Х 18 при 820 С, для Х 12 М Р, Клыкова Составител Редактор Н.Джуган Техред Л,К.Эрдеии рректо бняк Тираж 540 Государственног елам изобретений Москва, Ж, Р68/19 ВНИИП П писноССР якаэ комитета Си открытийушская наб., д.4/5 11303 тент.Ужгород, ул.Проектная,илиал ПП Ножижеститаль 95 Х 18, диа - метр 70 мм, высота 16 мм Режим вакуумнойзакалки и последующей вакуумной нитроцементации Нагрев 1070 С,30 мин,охл. 700 С/мин до 250 С,очатем до 20 Сс. печью,нитроце-59ментация 550 С, 50-54По известномуспособу