Способ термической обработки высокоуглеродистых легированных сталей
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
4440 А1 (19) (11) С 212 1/04 ) 78
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3740737/22-02 (22) )6,05.84 (46) 30.05,86. Бюл,. У 20 (71) Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов (72) А,В, Кулемин, В,А, Мешалкин, P.È. Энтин, С.З, Некрасова, В.П, Ляшенко, Я,И. Спектор, В,Н. Климова, А.П. Ушаков, 1О.М. Пудинов, В.Г. Котенко и В.Н. Ковалев (53) 621.785.362:621.789(088.8) (56) Долженков И.Е. и др, Термическая обработка металлов, Сборник. М,:
Металлургия, вып, 4, 1975, с.135139 °
Авторское свидетельство СССР
В 881129, кл. С 21 Д 1/04, 1979. (54) (57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТЫХ ЛЕГИРОВАННЫХ
СТАЛЕЙ преимущественно с исходной структурой бейнита, включающий наг.рев до температуры в интервале
А, -A, выдержку охлаждение до температуры на 20-30 С ниже А„, с одновременным ультразвуковым воздействием и окончательное охлаждение, отличающийся тем, что, с целью сокращения продолжительности обработки, ультразвуковое воздействие осуществляют изгибными колебаниями с амплитудой деформации, превышающей пороговую амплитуду сдвиговых деформаций в металле, !
234440 ки, Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано при термической обработке проката или готовой продукции из высокоуглеродистых легированных сталей для получения в них структуры зернистого перлита, Цель изобретения — сокращение продолжительности обработки, Изобретение иллюстрируется следующим примером °
Предлагаемый способ термической обработки опробован на образцах промышленной плавки стали ШХ15 диаметром 4 мм и длиной 1000 мм с исходными структурами пластинчатого перлита и бейнита, Исходная твердость пластинчатого перлита 325 НВ, бейнита
359 НВ. Для термических обработок ис.пользована трубчатая печь, тепловой . режим в которой, регулируют изменением силы тока, Наложение иэгибных ультразвуковых колебаний частотой
;19,5 кГц осуществляют, используя непосредственный акустический контакт колебательной системы с боковой по-i верхностью. образца с амплитудой сдвиговой деформации Зрбх10 -3,6x10
Предлагаемый способ термической обработки осуществляют следующим образом, 1
Высокоуглеродистую легированную сталь преимущественно подшипниковую сталь с исходной структурой бейнита нагревают со скоростью 150 С/мин до температуры 770-790 С, Выбор этого интервала температур обусловлен тем, о что при температуре ниже 770 С замедляется диффузия углерода и легирующих элементов, обуславливающих зарож. дение центров зернистого перлита и его рост. При нагреве стали выше
790 С в соответствии с диаграммой
О состояния происходит растворение карбидной фазы и исключается эародышеобразование зернистого перлита. При исходной бейнитной структуре выдержка не менее 5 мин обеспечивает необходимую твердость (186-190 HB) и структуру (1 балл}. Уменьшение времени выдержки менее 5 мин приводит к образованию мелкодисперсной структуры перлита и повышенной твердости, В случае исходной структуры пластинчатого перлита выдержка в течение
5 мин недостаточна, что подтверждается наличием неоднородной структуры зернистого перлитар участками
25 з0
g5 плас.тинчатого пер IIHò: и попьш|енной твердостью, После выдержки сталь н течение 15-32 мин охлаждают до тема пературы 600-650 С с одновременным наложением изгибных ультразвуковых колебаний в диапазопе амплитуд сдвиговой деформации 3,6х10 -3,6х10 цри достижении температуры 600-650 С скорость дальнейшего охлаждения не регламентируется.
Возбуждение изгибных ультразвуковых колебаний, имеющих сдниговые компоненты деформации, приводит к дополнительному повышению плотности дефектов кристаллического строения и качественной трансформации дислокационной структуры металла по сравнению с воздействием продольными колебаниями, при которых имеют место деформации сжатия и растяжения, В результате образования дефектов кристаллического строения повышенной плотности наблюдается ускорение сфероидиэации цементита, Выбор в качестве исходной структуры бейнита обусловлен тем что этот тип структуры формируется в результате сдвигового бездиффузионного фазового превращения и приводит к накоплению повышенной плотности дефектов кристаллического строения, наследуемых при последующем фазовом cc — g превращении, В результате суммарного воздействия ультразвуковыми колебаниями, имеющими сдви" говые компоненты деформации, и наследованной аустенитом дислокационной структуры, образовавшейся при сдвиговом бездиффузионном фазовом превра щенки, наблюдается, как было устатановлено экспериментально, новый качественный эффект, проявляющийся в ускорении образования эародьппей зернистого перлита, в увеличении скорости их роста и сокращении времени термической обработки по сравнению с известным способом, в котором в качестве исходной структуры выбран пластинчатый перлит, а в качестве ультразвукового воздействия — продольные колебания, В таблице представлены режимы термической обработки высокоуглеродистой легированной стали ШХ15 известных и предлагаемых способов обработИз таблицы следует, что использование ультразвуковых изгибных колебаний, имеющих сдвиговые компоненты
Режимы обработки стали и показатели качества
Способ
Известный (г
Предла г а емый
Нагрев до температуры, С
700
780
780 минимальный
800
790 максимальный
780
790
790 оптимальный
Общая продолжительность нагрева, мин
50-135 (89) 40-60 (45) 28-42 (35) о
Скорость нагрева, С
150
150
150 минимальная максимальная
150
150
150
150 оптимальная
150
150
Время выдержки, мин
15 минимальное
40 максимальное
30 оптимальное
Охлаждение до температуры, С о
600
?l0
600 минимальное
720
650 максимальное
625
625 оптимальное
Время охлаждения, мин
30 минимальное
50
32 максимальное
35
25 оптимальное
Амплитуда продольной деформации
3,6 х 10
-4
3,6х 10
3,6 х 10
-4 минимальная
3 . 1234440 4 деформации, при термической обработ- твердость и структуру перлита s соотке стали с исходной бейнитной струк- ветствии с требованиями стандарта турой позволяет уменьшить время от- (по ГОСТ 801 -78 твердость 179-207 НВ; жига в 2,5 раза и при этом получить структура до 4 балла) .
1234440
Продолжение таблицы
Способ
Режимы обработки и показатели качества редлагаемый
Известный (2
1%4
10 3 6 х 10 максимальная
2 х 10
2 х!О оптимальная
Время выдержки, мин минимальное
40 мак симальное
25 оптимальное
190-205
220-228
Показатели качества! 86-190 (195) (224) (1SS) 5-6
Способ с использованием продольных ультразвуковых колебаний, исходная структура — перлит.
%%
Способ с использованием изгибных ультразвуковых колебаний, исходная структура — перлит, %%Ф
Исходная структура — бейнит °
Составитель В ° Китайский
Редактор И, Слободяник Техред В.Кадар Корректор И. Муска
Заказ 2955/31 Тираж 552 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4
Твердость, НВ
Микроструктура, балл
3 6 х 10
2 х 10
