Спосіб хіміко-термічної обробки для зневуглецювання високовуглецевих сталей

Спосіб хіміко-термічної обробки високовуглецевих сталей, що включає нагрів в печі до температур аустенітизації 1000-1150 °С, витримку та прискорене охолодження, який відрізняється тим, що нагрів і витримку проводять у окислювальній атмосфері печі з тривалістю витримки 80120 хв. (19) (21) a201008023 (22) 29.06.2010 (24) 10.03.2011 (46) 10.03.2011, Бюл.№ 5, 2011 р. (72) ЧЕЙЛЯХ ЯН ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ЧИГАРЬОВ ВАЛЕРІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, ШЕЙЧЕНКО ГАЛИНА ВАЛЕНТИНІВНА (73) ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) WO 9513894 A1, 26.05.1995 DE 102007039013 B3, 14.08.2008 SU 86405 A1, БИ №3, 1967 3 93842 задану глибину, в наслідок наступних реакцій в поверхневому шарі виробів: CO+H2 Cт.р.+H2O Cт.р.+CO2 2CO Cт.р.+O2 CO2, де Ст.р. - вуглець, якій міститься у твердому розчині - аустеніту високовуглецевих сталей. В результаті зневуглецювання у поверхневому шарі, глибиною 1,5-3,0 мм виробів високовуглецевих сталей з 1,0-1,4 % до 0,30-0,5 % відбувається дестабілізація аустеніту, що робить його деформаційно метастабільним. У процесі наступного зношування в умовах тертя метал по металу, або абразивного зношування він перетворюється у мартенсит деформації. Це забезпечує самозміцнення поверхневого шару виробів і як результат підвищення зносостійкості у вказаних умовах зношування. Нагрів і витримка виробів з високовуглецевих сталей у захисної або на вуглецевій атмосфера печей не забезпечує зневуглецювання поверхневого шару, та не викликає деформаційної метастабільності аустеніту, що не дозволяє підвищувати зносостійкість в умовах тертя метал по металу та абразивного зношування. Витримка виробів з високовуглецевих сталей при 1000-1150 °С менш 80 хв викликає занадто невелику глибину зневуглецевого шару (менш 1,5 мм) з концентрацією вуглецю більш 0,5 %, підвищеної стабільності, що не дозволяє реалізувати деформаційне мартенситне перетворення при зношування. Це не забезпечує ефективного самозміцнення поверхневого шару та підвищення зносостійкості. 4 Витримка виробів більш 120 хв. викликає занадто велику глибину зневуглецевого шару (більш 3 мм) з меншою концентрацією вуглецю < 0,3 %, не забезпечує достатнього твердо розчинного зміцнення аустеніту, та мартенситу деформації. В результаті не забезпечується ефективне підвищення зносостійкості. Запропонований спосіб хіміко-термічної обробки високовуглецевих сталей 110Г13Л (ГОСТ 21357-87); Х12М та Х12Ф1 (ГОСТ 5950-73) (зразки 10x10x55 мм) здійснювалася в умовах лабораторії термічної обробки металів НДВМет ВАТ «Азовмаш». Нагрів і витримку виробляли в термічній електропечі СНОЛ 2.1,5.4/1300 з окисневою атмосферою (H2O+O2+CO2+N2), при температурах 1100-1180 °С тривалістю від 10 до 150 хв, охолодження в воді або в олії. Твердість вимірювали на твердомірі ТК-2 (ГОСТ 9013-59). Зміст вуглецю визначали методом інфрачервоної спектроскопії на газоаналізаторі «Leco CS - 244», а марганцю фотометруванням йодно-кислим калієм. В умовах хімічної лабораторії НДВМет ВАТ «Азовмаш». Випробування зносостійкості в умовах тертя метал по металу (на машині М1-1М за схемою колодкаролік), та абразивного зношування (на установці Бринеля-Хоуорта закріплені абразивні частки згідно з ГОСТ 17367-71) в умовах лабораторії механічних випробувань Приазовського державного технічного університету. Час зношування - 30 хв. Еталоном була сталь 45 після відпалу твердістю НВ180. Відносна зносостійкість оцінювалася відповідно до ГОСТ 17367-71. Параметри режимів способу хіміко-термічної обробки та результати механічних випробувань сталі 110Г13Л приведені у таблиці. Таблиця Параметри режимів способу хіміко-термічної обробки при температурі 1150 °С та результати механічних випробувань сталі 110Г13Л № режиму 1 2 3 оптим. 4 5 За прототипом [2] Час витрим- Глибина зневуглецеки, хв. вого шару, мм 60 1,2-1,3 80 1,5-1,7 Зміст елемент, ват., % С Мn 0,45 11,20 0,4 11,30 Відносна зносостійкість* т а 5,0 6,2 10,6 8,0 90 1,75-2,0 0,38 11,40 11,7 9,0 120 140 2,1-2,5 2,6-3,0 Навуглецювання 1,2 мм 0,3 0,29 11,45 11,40 9,5 5,8 8,5 5,2 1,6 11,45 4,2 4,8 480 Примітка: т - в умовах тертя метал по металу; а - в умовах абразивного зношування. Із таблиці слідує, що заявлений спосіб хімікотермічної обробки (зневуглецювання) з оптимального режиму № 3 дозволяє суттєво підвищувати відносну зносостійкість (т - в умовах тертя метал по металу, а - в умовах абразивного зношування) сталі 110Г13Л в порівнянні з обробкою за прототипом [2]. Ефективність заявленого способу хімікотермічної обробки високомарганцовистих сталей (зневуглецювання) міститься у значному підвищенні зносостійкості, довговічності виробів, зниженню витрат високолегованих сталей. 5 93842 Джерела інформації: 1. Тылкин М.А. Справочник термиста ремонтной службы. - М.: Металлургия, 1981. - С. 406-417. Комп’ютерна верстка А. Крулевський 6 2. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Справочник. Борисенок Г.В., Васильев Л.А., Ворошнин Л.Г. и др. - М.: Металлургия, 1981. - 424 с. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601