Спосіб отримання диференційованої шаруватої макроструктури сталей

Реферат: Спосіб отримання диференційованої шаруватої макроструктури сталей включає цементацію, гартування та відпуск. Цементацію проводять на глибину 20-30 % від товщини металу, гартують з температури Ас1+(180-200 °C) і відпускають при 150-200 °C. UA 101475 U (54) СПОСІБ ОТРИМАННЯ ДИФЕРЕНЦІЙОВАНОЇ ШАРУВАТОЇ МАКРОСТРУКТУРИ СТАЛЕЙ UA 101475 U UA 101475 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до металургії чорних металів, а саме до способів отримання диференційованої шаруватої макроструктури сталей, що використовуються при виготовленні деталей для бронефутерівки тракту сипких матеріалів, що випробовують в умовах експлуатації інтенсивне абразивне зношування. Відомий спосіб отримання диференційованої шаруватої макроструктури за рахунок відливання біметалічних композицій для роботи в умовах абразивного зносу (Чекурнов В.В. Литые биметаллические композиции для работы в условиях абразивного износа / В.В. Чекурнов // Новые материалы и ресурсосберегающие технологии термической и химико-термической обработки в машиностроении. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции г. Новокузнецк, 24-26 сентября 1991. - С. 49). Даний спосіб економить витрати на дорогий зносостійкий сплав, але вимагає великих енергетичних витрат на відливання деталей. Відомий спосіб отримання диференційованої шаруватої макроструктури застосуванням наплавлення електродуги різних за хімічним складом шарів. (Лещинский Л.К. Слоистые наплавленные и упрочненные композиции / Л.К Лещинский, С.С. Самотугин. - Мариуполь: ООО "Типография Новый мир", 2005. - 392 с). Цей спосіб так само, як і попередній, підвищує абразивну зносостійкість деталей, відповідно, їх довговічність, але вимагає спеціальних, часто дорогих, електродних матеріалів. Відомий спосіб отримання металу з регулярною диференційованою макроструктурою (Малінов Л.С. Пат. України UA 25265 A C21D 1/02; С21D 1/73), який дозволяє в одному матеріалі отримати макроструктуру з різними властивостями (прийнятий за прототип). Це досягається поєднанням загальної (об'ємної) і локальної (місцевої) обробок матеріалу. Для створення міцних та пластичних структур, що чергуються, в сталях спочатку проводять цементацію при 930 °C 10 год., гартування від 800 °C та високий відпуск при 650 °C, а потім задані ділянки гартують лазерним або електронним променями. Цей спосіб дозволяє отримати диференційовану макроструктуру, але тільки в тонкому поверхневому шарі і призначений для підвищення зносостійкості при сухому терті. В умовах абразивної дії після руйнування тонкого поверхневого шару відбувається інтенсивне зношування деталі. Задача корисної моделі полягає в отриманні диференційованої шаруватої макроструктури сталей, в здійсненні способу, при якому за рахунок зміни режимів термообробки забезпечується підвищення абразивної зносостійкості. Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання диференційованої шаруватої макроструктури сталей, що включає цементацію, подальше гартування і відпуск, згідно з корисною моделлю, цементацію проводять на глибину 20-30 % товщини металу, гартують з температури Ас1+(180-200 °C), відпускають при 150-200 °C. Цементований шар завтовшки менш 20 % від товщини металу швидко зношується при інтенсивній абразивній дії. Більша, ніж 30 % від товщини металу глибина цементованого шару робить його після гартування та низького відпуску (при невеликій товщині металу) крихким із-за тонкого більш пластичного, ніж поверхня, шару. Нагрівання під гартування на температуру Ас1+(180-200 °C) забезпечує отримання після гартування в серцевині структуру рейкового мартенситу, що додає їй підвищену міцність і достатню пластичність. Крім цього в цементованому поверхневому шарі після гартування зберігається ~ 20-25 % залишкового аустеніту, що підвищує опір руйнуванню при абразивній дії. Нагрів вище, ніж Ас1+200 °C для серцевини, веде до зростання зерна в сталі і збільшує понад оптимальну кількість залишкового аустеніту в цементованому шарі. Це знижує його твердість та опір абразивному зношуванню. Нагрівання під гартування нижче Ас1+180 °C для серцевини не дозволяє отримати в цементованому загартованому шарі необхідну кількість залишкового аустеніту (20-25 %). В результаті досягається висока твердість цементованого шару, що викликає його крихке руйнування. Низький відпуск 150-200 °C знижує внутрішню напругу і зберігає підвищену твердість поверхневого шару. При температурі відпуску нижче, ніж 150 °C, не усувається крихкість поверхневого шару, а вище, ніж 200 °C, знижується його твердість та абразивна зносостійкість. Дослідження запропонованого способу були проведені на кафедрі "Матеріалознавство" ДВНЗ "Приазовський державний технічний університет". Визначення абразивної зносостійкості проведене по методиці Брінелля-Хауорта (Тененбаум М.М. Износостойкость конструкционных материалов и деталей машин / М.М. Тененбаум.- М.: Машиностроение, 1966-331 с.). 1 UA 101475 U 5 10 15 20 Як матеріал, з якого були виготовлені зразки із диференційованою шаруватою макроструктурою, яка отримана запропонованим способом, узяті сталі 13ГС, 20Х, 45Г товщиною 6, 8, 10 мм, з яких виготовлені зразки довжиною 25 мм і шириною 10 мм. Еталоном порівняння служили зразки з аналогічних сталей, які оброблені за технологією прототипу. Приклад 1 Сталь 13 ГС товщиною 6 мм цементували при 930 °C на глибину ~ 1,8 мм, гартували з температури 900 °C (Ас1+180 °C) у воді і відпускали при температурі 150 °C 1 ч. Твердість серцевини 32 HRC, поверхні - 57 HRC. Відносна абразивна зносостійкість підвищилася порівняно з еталоном в 1,8 разу. Приклад 2 Сталь 20Х товщиною 8 мм піддавали цементації при 930 °C на глибину ~ 1,6 мм, гартували в маслі з температури 940 °C (Ас1+200 °C) і відпускали при температурі 180 °C. В серцевині отримана твердість 35 HRC, на поверхні - 58 HRC. Відносна абразивна зносостійкість підвищилася в 2,1 разу в порівнянні з еталоном. Приклад 3 Сталь 45Г товщиною 10 мм цементували при 930 °C на глибину 2 мм, гартували з температури 910 °C (Ас1+180 °C) в маслі і відпускали при 150 °C. Твердість серцевини склала 55 HRC, поверхні - 61 HRC. Відносна абразивна зносостійкість підвищилася в 2,4 разу порівняно з еталоном. Приведені дані показують, що запропонований спосіб забезпечує підвищений опір абразивному зношуванню в порівнянні з прототипом. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Спосіб отримання диференційованої шаруватої макроструктури сталей, що включає цементацію, гартування та відпуск, який відрізняється тим, що цементацію проводять на глибину 20-30 % від товщини металу, гартують з температури Ас1+(180-200 °C) і відпускають при 150-200 °C. 30 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2