Способ термической обработки заготовок

 

Изобретение касается термической обработки, а именно способов термической обработки заготовок из среднелегированных цементируемых сталей, полученных с установок непрерывной разливки. Цель изобретения - улучшение обрабатываемости резанием за счет стабилизации структуры. Шестерню, изготовленную из стали, полученной с установок непрерывной разливки, подвергали нагреву до-900-920 С в течение 144 мин, охлаждению в течение 5 мин до 680°С, изотермической выдержке в печи при 620 С в течение 240 мин, охлаждению до комнатной температуры яа воздухе, ступенчатому отпуску в Q 4-зонной печи в интервале А, - (10- 30)°С до Ар - (80-100)°С. 1 табл. S (Л 00 ел 05

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (l9) SU ((() (59 4 С 21 D 1/78

ВСЕГОНЦЩЯ 13 „ „.;,,,,„13) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

БИБЛНОТИ,9

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4015708/22-02 (22) 14.11.85 (46) 07.04.87. Бюл. ¹ 13. (71) Камское объединение по производству большегрузных автомобилей (72) B.È.Àñòàùåíêî, Г.И.Янцен и С.В.Ивановский (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 779412, кл. С 21 D 1/26, опублик.

1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 834157, кл. С 21 D 1/78, 1980. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ЗАГОТОВОК (57) Изобретение касается термической обработки, а именно способов термической обработки заготовок из среднелегированных цементируемых сталей, полученных с установок непрерывной разливки. Цель изобретения — улучшение обрабатываемости резанием за счет стабилизации структуры. Шестерню, изготовленную из стали, полученной с установок непрерывной разливки, подвергали нагреву до- 900-920 С в течение 144 мин, охлаждению в течение

5 мин до 680 С, изотермической выдержо ке в печи при 620 С в течение 240 мин, охлаждению до комнатной температуры на воздухе, ступенчатому отпуску в

4-зонной печи в интервале A (1030) С до A, — (80-100) С. 1 табл.

13018

Изобретение относится к термической обработке сталей, а именно к способам термической обработки заготовок .из среднелегированных цементуемых сталей, полученных с установок непрерывной разливки, для улучшения обра— батываемости резанием.

Цель иэобре гения — улучшение обрабатываемости резанием заготовок за счет стабилизации структуры. Я

После горячей пластической деформации (ковки или штамповки) заготовки загружают на поддон и помещают в агрегат иэотермического отжига. В печи аустенитизации агрегата осуществляется нагрев заготовок до температуры А +(50-150) С и выдержка при этой температуре. Затем поддон с заготовками переталкивается в камеру подстуживания, где проводится охлаждение заготовок до температуры перлитного превращения, после чего поддон помещают в печь изотермической выдержки и выдерживают при температуре максимальной скорости перлитного

25 о превращения (600-660 С) в зависимос— ти от марки стали. Далее заготовки охлаждают на воздухе до комнатной температуры. После изотермического отжига заготовки подвергают отпуску в трех- или четырехзонной печи. При этом в первой и последней зонах печи устанавливается и поддерживается температура, соответствующая Л вЂ” (80— о

Р1

100) С. В средней зоне (эонах) печи 35 температура соответствует А, — (10 о

30) С. После прохождения заготовок через отпускную печь их охлаждают на воздух е.

После осуществления термической обработки по предлагаемому способу получается ферритно-перлитная структура и твердость стали в пределах

170-207 НВ, что обеспечивает удовлетворительную обрабатываемость резанием заготовок на автоматических линиях. Бейнит в структуре отсутствует.

Пример. Термическую обработку заготовок (шестерня), изготовленных из стали 20ХГНМТА, полученной с установок непрерывной разливки, проводят в производственных условиях с использованием промышленного агрегата изотермического отжига и отпускной печи. Температурно-временной режим термической обработки включает

0 в себя аустенитизацию при 900-920 С в течение 144 мин, охлаждение в те56 2 чение 5 мин в камере подстуживания о до 680 С „изотермическую выдержку о в печи при 620 С в течение 240 мин, охлаждение до комнатной температуры на воздухе, а также отпуск заготовок в 4-зонной печи, температура в которой соотве"ñ"òâóåò. "1-я зона 600 С, 2-я и 3-я зоны 680 С, 4-я зона 600 С.

Время нахождения заготовок в каждой зоне печи составляет 90 мин.

Режимы термической обработки заготовок, структура и свойства стали

20ХГНМТА с установок непрерывной разливки после различных способов термической обработки приведены в таблице (где П вЂ” перлит, Ф вЂ” феррит, Б — бейнит, Т вЂ” тростит, М вЂ” мартенсит) .

Особенностью стали с установок непрерывной разливки от горячекатанного металлопроката является неравномерность макроструктуры по сечению заготовки, выраженная в наличии плотного металла столбчатого строения в подповерхностной зоне, переходящего в зону более крупных дендритов. Микроструктура стали соответствует сорбитообразному перлиту с ферритом в виде мелких осей дендритов внутри зерен, а также характеризуется ферритоперлитной неоднородностью (полосчатостью). Кроме того, по сечению заготовки имеется химическая микронеоднородность, о чем свидетельствует дендритное строение и большая полосчатость структуры. Химическая микронеоднородность приводит к существенному различию свойств стали в микрообъемах (критические точки, устойчивость переохлажденного аустенита, критическая скорость закалки и т.д.).

С помощью дилатометра "РогтаэгогР" для стали 12ХН2 с установок непрерывной разливки начало превращения перлита в аустенит зафиксировано при о о, 630 С, конец превращения — при 680 С, а для горячекатанного металлопрокао та — соответственно при 670 и 680 С.

В процессе нагрева до температуры о

А c> + (50-1 50) С, выдержки, охлаждения ,цо температуры перлитного превращения, выдержки и последующего охлаждения,цо комнатной -температуры в заготовках, изготовленных из стали с установок непрерывной разливки, формируется структура, включающая перлит, феррит и бейнит. Образование бейнита связано с химической микронеоднородностью в стали. Дополнительный стуФормула и з о б р е т е н и я

Иикрострук- Твердость, Микротвердость, АНЧ тура НВ НЧ

Температурный режим о обраб отки, С*

Обрабатываемость

710-710 — 710-710 — 247 473** 226 Поломка

341

И+Т+Ф инструмента

305 197 362 165

305 207 362 155

П+Ф+Б

П+Ф+Б

710-680-640-640

680-680-640-640

600-680-680-600

680-640-600-600

680-620-600-600

269

269

49 Удовлетво241 192

187 рительная

255 192 63

262 198 64

255 192 63

183

187 .

П+Ф

680-620-600-550

183

П+Ф+Б

292 207 321 114 Поломка ин640-620-600-600

223 струмента

600-600-600-600

302 197 353 156

217

П+Ф+Б

* Длительность выдержки при каждой температуре. соответствует 90 мин.

**

Приведена микротвердость трооститно-мартенситной структуры.

3 1301 пенчатый отпуск приводит к стабильному получению структуры "феррит + перлит". При этом на этапе выдержки при температуре А, — (10-30) С происходит распад бейнита на перлит сорби5 тообразный. Завершение отпуска при о температуре ниже А„, на .80-100 С с последующим охлаждением заготовок на воздухе позволяет стабильно фиксировать структуру, состоящую из ферри- 10 та и перлита.

Окончание операции отпуска при температуре, превышающей А,, — (80—

100) С, приводит к образованию бейнита в структуре. Это связано с хими- 15 ческой микронеоднородностью стали, а именно с наличием микрообъемов в стали с повышенным содержанием легирующих элементов, для которых критическая точка превращения перлита в 20 о аустенит на 40-50 С ниже, нежели для среднего состава стали. В таких микрообъемах стали в процессе отпуска заготовок идет превращение перлита в аустенит, и при последующем охлаж- 25 денни на воздухе из аустенита образуется бейнит, отрицательно влияющий на обрабатываемость резанием.

После такой обработки на заготовках, дет. 5320-2402110, шестерня, по-30 лучена структура "феррит + перлит", 856 4 твердость 187НВ и зафиксирована удовлетворительная обрабатываемость резанием на линии механической обработки. Поломок режущего инструмента и преждевременного его износа не наблю далось.

Положительные результаты по обра.— ботке резанием получены и на других термически обработанных по предлагаемому способу заготовках, изготовленных из сталей, полученных с установок непрерывной разливки.

Способ термической обработки заготовок, преимущественно среднелегированных цементуемых сталей по выходе их с установки непрерывной разливки, включающий нагрев до Ас + (50— о э

150) С, выдержку, охлаждение до температуры перлитного превращения, выдержку, охлаждение и отпуск, о т л ич а ющий с я тем, что, с целью улучшения обрабатываемости резанием за счет стабилизации структуры, отпуск проводят ступенчато с последовательным понижением температуры в интервале от A„, — (10-30) С до At,— (80-100) С.