Спосіб термообробки сталі

Спосіб термообробки сталі, який включає пічний нагрів і охолоджування у різних середах, який відрізняється тим, що пічний нагрів здійснюють до температури, яка перевищує Асз на 200-400°С при короткочасній витримці від 10 до ЗО секунд на 1мм перерізу швидкість нагріву, ніж попередній засіб, дозволяють істотно підвищити твердість і ЗНОСОСТІЙКІСТЬ виробів Однак, вони можуть застосуватися для отримання зміцненого шару невеликої товщини (15мм) і також, як і попередні, вимагають дорогого обладнання і ДОЦІЛЬНІ В випадку великосерійного і масового виробництва деталей (Рыкалин Н Н , Углов А А , Зуев И В , Кокора А Н Лазерная электроннолучевая обработка материалов Справочник -М Машиностроение -1985 -496 с ) Відомий І широко застосовується в промисловості засіб (прототип) термообробки сталі, який включає нагрів деталей і інструменту разом з піччю на температуру, що не перевищує критичні крапки А с і і Асз більш, ніж на 100°С тривалістю тримання, що вибирається з розрахунку 1-2 хвилини на 1 мм перетину для вирівнювання ХІМІЧНОГО складу, і наступне охолоджування в різноманітних середах (Фигнер И В Термическая обработка сплавов Справочник -Л Машиностроение, 1982304 с ) Цей засіб найбільш універсальний, не вимагає більшого капіталовкладення і застосовується як у великосерійному і масовому, так і в малосерійному виробництві для деталей будь-яких розмірів і конфігурацій В цьому його переваги перед іншими аналогами Однак умови здійснення засобу зумовлюють значну тривалість термообробки, що ускладнює отримання дрібного аустенітного зерна ю 00 ю 59852 і, ВІДПОВІДНО, високого рівня механічних властивостей, твердості і ЗНОСОСТІЙКОСТІ В основу винаходу поставлена задача розробки засобу термообробки, у якому нові умови здійснення дій дозволяють за рахунок збільшення швидкості нагріву і скорочення тривалості витримки і, як слідство, отримання дрібного зерна аустеніту і армування його карбідами і карбонітридами, що не розчинилися, підвищити механічні властивості сталі і скоротити тривалість нагріву Для рішення поставленої задачі в засобі термообробки сталей, що включає пічний нагрів, витримку і охолоджування в різноманітних середах, в ВІДПОВІДНОСТІ з винаходом нагрів здійснюють до температури, що перевищує критичну крапку Асз на 200-400°С при короткочасній витримці від 10 до ЗО секунд на 1 мм перетину В основу запропонованого засобу покладений принцип отримання дрібнозернистого неоднорідного за складом аустеніту і незміцнювальної фази, що розчинилася в процесі швидкісного пічного нагріву і дисперсної структури після охолоджування в різноманітних середах або додаткової відпуску Більш НИЗЬКИЙ нагрів, ніж Асз+200°С, не забезпечує помітного підвищення властивостей, у порівнянні з традиційним Нагрів вище Асз+400°С призводить до укрупнення зерна, розчинення частини карбідів і також знижує ефект поліпшення властивостей Витримку вибирають з розрахунку 10-30 секунд на 1 мм перетину Менша витримка не забезпечує нагрів на означену температуру, а більша викликає зростання аустенітного зерна і зниження властивостей сталі В лабораторії кафедри «Матеріалознавство» Приазовського державного технічного університету були вивчені механічні властивості сталей 40 і 45Х Випробування на розтяг проведені по ДГСТ 1497-84, а ударну в'язкість - по ДГСТ 9454-78 Засіб реалізується таким чином Зразки поміщають в піч, заздалегідь нагріту з надужиттям Асз на 200-400°С і витримують 2-4 хвилини Охолоджування проводять у воді, маслі або на повітрі в залежності від виду термообробки У випадку гарту проводять відпуск для отримання необхідної структури і властивостей Приклад 1 Сталь 40 нагрівають на оптимальну температуру Асз+300°С (Асз-800°С), витримують 3 хвилини, охолоджують у воді і відпускають на 200°С 1 годину Рівень механічних властивостей, отриманий після запропонованої термообробки, такий а 02 =1320МПа, ав=1710МПа, 5=10%, ц/=55%, КСІІ=75Дж/см2 Після термообробки, прийнятої за прототип (нагрів на 850°С (Асз+500°С), витримка 20 хвилин, гарт у воді, відпуск 200°С 1 годину механічні властивості нижче С ао2=1210МПа, ав=1510МПа, 5=3,5%, ц/=12,5%, КСІІ=37Дж/см2 Приклад 2 Сталь 45Х була нагріта по відомому засобу, що пропонується, загартована в маслі і відпущена на 200°С (1 година) В таблиці наведені результати визначення механічних властивостей цієї сталі після різноманітних режимів нагріву вище Асз і витримки у порівнянні з прототипом Асз=790°С Таблиця Термообробка 1, Прототип Нагрів на 850°С (Асз+ 70°С), витримка 20хвил 2 Нагрів на т-ру нижче нижньої межі (Асз+150°С), витримка Зхвил 3 Нагрів на т-ру нижньої межі (Асз+200°С), витримка Зхвил 4 Нагрів на оптимальну т-ру (Асз+300°С), витримка Зхвил 5 Нагрів на т-ру верхньої межі (Асз+400 °С), витримка Зхвил 6 Нагрів на т-ру вище верхньої межі (Асз+450°С), витримка Зхвил 7 Нагрів на оптимальну т-ру (Асз+300°С), витримка нижче нижньої межі 1хвил 8 Те же, що п 7, витримка на нижній межі 2хвил 9 Те же, що п 7, витримка оптимальний Зхвил 10 Те же, що п 7, витримка на верхній межі 4хвил 11 Те же, що і п 7, витримка вище верхньої межі 5хвил аО,2, МПА ав, МПА 5, % KCU, Дж/см' 1402 1600 3,4 150 49,0 1410 1640 3,6 17,0 52,0 1520 1710 10,0 49,0 68,0 1580 1780 12,0 53,0 74,0 1500 1700 10,0 51,0 70,0 1460 1610 5,6 29,0 45,0 1470 1580 6,0 32,0 48 0 1590 1760 9,0 42,0 52,0 1620 1780 12,0 55,0 74,0 1590 1720 10,0 51,0 63,0 1540 1690 7,0 40,0 60,0 59852 Приклад 3 Сталь 45Х нагріта по оптимальному режиму на 1100°С (Асз+300°С), після витримки Зхвил Охолоджена в маслі і відпущена на 540°С, 1 година В результаті були отримані наступні механічні властивості а02=870МПа, ств=1100МПа, 5=12%, \\і=56%, КСІІ=75Дж/см2 У випадку нагріву з піччю на 850°С (витримка 20 хвилин), гарту в маслі і відпуску на 540°С, 1 година механічні властивості такі ао 2=750МПа, ав=940МПа, 5=10%, \\і=45%, КСІІ=60Дж/см2 Комп'ютерна верстка С Волобуев Приклад 4 Сталь 40 нагріта по оптимальному режиму на Асз+300°С, після витримки 3 хвилини охолоджена на спокійному повітрі В результаті отримана твердість НВ 320 Після нагріву на 860°С (витримка 20 хвилин) і охолоджування на повітрі твердість складає НВ 230 Як слідує з отриманих даних, засіб, що пропонується, забезпечує підвищення рівня механічних властивостей сталей Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна