Спосіб термообробки конструкційних вуглецевих і вуглецево-марганцевистих сталей

Реферат: Спосіб термообробки конструкційних вуглецевих і вуглецево-марганцевистих сталей, при якому виконують нагрівання на температуру аустенітизації Ас 3+20-40 °C, охолоджують в печі, а також нагрівають і витримують при субкритичних температурах 640-660 °C. Перед нагріванням на температуру аустенітизації виконують переохолодження виковок після кування до температури 350-400 °C. Після нагрівання - охолоджують в печі з примусовим охолодженням до температури 250-300 °C. UA 107161 U (12) UA 107161 U UA 107161 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до металургії та термічної обробки заготовок, а саме - відпалу з нормалізацією виковок перерізом понад 800 мм із конструкційних вуглецевих і вуглецевомарганцевистих сталей із вмістом вуглецю до 0,5 %. Найближчим аналогом до корисної моделі є спосіб термообробки заготовок із конструкційних вуглецевих і вуглецево-марганцевистих сталей, що полягає у послідовному виконанні режимів ізотермічного відпалу та нормалізації з відпусканням [Термическая обработка в машиностроении. Справочник / Под ред. Лахтина Ю.М.; Рахштадта А.Г. М.: Машиностроение, 1980, 783 с; стр. 633-637]. Даний спосіб характеризується наявністю наступних ознак. При проведенні ізотермічного відпалу, направленого на видалення водню з металу виковок, передбачається: - копеж при температурі t1=550-650 °C; - нагрів на температуру аустенітизації Ас3+20-40 °C; - охолодження в печі з відкритими кришками та шиберами до температури 300-350 °C; - витримка при температурі 300-350 °C; - нагрівання та витримка при субкритичних температурах 640-660 °C із наступним охолодженням у печі до температури металу 150 °C. При проведенні нормалізації, спрямованої на забезпечення необхідного рівня властивостей металу заготовок, передбачається: - два попередніх підігріви (t1=450 °C, t2=650 °C); - нагрівання на температуру аустенітизації 820-920 °C; - охолодження на повітрі до температури 300-400 °C; - високотемпературне відпускання при температурі 400-680 °C із наступним охолодженням в закритій ямі. Недоліком найближчого аналога є підвищені енерговитрати внаслідок значної тривалості виконання режиму термообробки. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу термообробки конструкційних вуглецевих і вуглецево-марганцевистих сталей, застосування якого дозволить знизити собівартість виковок з одночасним отриманням необхідного рівня властивостей металу. Поставлена задача вирішується за рахунок технічного результату, що полягає в забезпеченні необхідного рівня механічних властивостей сталі та необхідної мікроструктури металу виковок. Експериментальним шляхом встановлено, що для досягнення зазначеного технічного результату при термічній обробці необхідне виконання наступних технологічних операцій: - переохолодження після кування до температури 350-400 °C; - нагрів на температуру аустенітизації Ас3+20-40 °C; - охолодження в печі з примусовим охолодженням до температури 250-300 °C; - нагрівання і витримка при субкритичних температурах 640-660 °C. Поставлена задача вирішується тим, що виконують нагрівання на температуру аустенітизації Ас3+20-40 °C, охолодження в печі, а також нагрівання і витримку при субкритичних температурах 640-660 °C, згідно з корисною моделлю, перед нагріванням на температуру аустенітизації виконують переохолодження виковок після кування до температури 350-400 °C, а після нагрівання - охолодження в печі з примусовим охолодженням до температури 250-300 °C. Переохолодження виковок після кування перед наступною перекристалізацією до температури 350-400 °C, замість раніше виконуваного колежу при температурі 550-650 °C, забезпечує повний розпад аустеніту по перерізу виковок із конструкційних вуглецевих і вуглецево-марганцевистих сталей перерізом понад 800 мм. Охолодження в печі з примусовим охолодженням із температури аустенітизації до температури 250-300 °C дає можливість формування рівномірної структури по всьому перерізу великогабаритних виковок. Поєднання ізотермічної витримки при субкритичних температурах 640-660 °C, застосовуваної як противофлокенної обробки, з відпусканням після нормалізації дозволяє забезпечити необхідний рівень властивостей сталей, аналогічний одержуваному після роздільно виконуваних режимів, а також забезпечити видалення активного розчиненого водню в поверхневих шарах і його перерозподіл у центральних зонах виковок. Виконання корисної моделі дозволяє отримати необхідний рівень механічних властивостей заготовок із конструкційних вуглецевих і вуглецево-марганцевистих сталей перерізом понад 800 мм (зокрема, отримати категорію міцності КП 275 згідно з ГОСТ 8479-70 "Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали"), при цьому виключити виконання одного високотемпературного нагріву на температуру аустенітизації та відпускання, що дозволить 1 UA 107161 U 5 10 15 об'єднати запропоновані в прототипі дві операції (ізотермічний відпал і нормалізацію з відпусканням) в одну. Корисна модель дозволяє скоротити загальну тривалість режиму та зменшити витрату енергоресурсів при проведенні обробки, що дозволить збільшити пропускну спроможність обладнання. Крім того при виконанні суміщеного режиму обробки виключаються такі проміжні операції, як обдирання і транспортування. Корисна модель впроваджується в ПАТ "Новокраматорський машинобудівний завод" (ПАТ "НКМЗ") при виготовленні виробів (деталей) із конструкційних вуглецевих і вуглецевомарганцевистих сталей. У виробничих умовах ПАТ "НКМЗ" була реалізована корисна модель. Так, згідно з даною технологією, термообробці були піддані виковки з вуглецевих (сталь 20, 30, 40, 45) і вуглецевомарганцевистих сталей (15ГС, 17Г1С, 25ГС) загальною масою більше 1 000 тонн. Заявлений спосіб термообробки в порівнянні з аналогом дозволив скоротити цикл термообробки на 72 % і загальну тривалість режиму, а також виключити проміжне транспортування і механічну обробку виробів. Отриманий рівень механічних властивостей на виробах "Плита" зі сталі 17Г1С наведено в таблиці. Таблиця Механічні властивості плит зі сталі 17Г1С Властивості згідно з вимогами технічної документації Властивості, отримані за найближчим аналогом Властивості, отримані за корисною моделлю 20 25 σт, Н/мм σв, Н/мм 275 450-600 280 490 287 500 δ, % ψ, % KV (-20 °C), Дж 17 20 24 67 47 33 66 48 Як випливає з наведених у таблиці даних, рівень механічних властивостей, отриманих за корисною моделлю, відповідає вимогам технічної документації (креслень) для зазначених виробів і дещо перевищує значення властивостей, отриманих згідно з найближчим аналогом. Таким чином, корисна модель дозволяє забезпечити відсутність флокенів в металі виковок, досягти необхідної мікроструктури металу й отримати необхідні механічні властивості виробів, термооброблених за вказаною технологією, з одночасним зниженням витрати енергоресурсів і собівартості продукції. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб термообробки конструкційних вуглецевих і вуглецево-марганцевистих сталей, при якому виконують нагрівання на температуру аустенітизації Ас3+20-40 °C, охолоджують в печі, а також нагрівають і витримують при субкритичних температурах 640-660 °C, який відрізняється тим, що перед нагріванням на температуру аустенітизації виконують переохолодження виковок після кування до температури 350-400 °C, а після нагрівання - охолоджують в печі з примусовим охолодженням до температури 250-300 °C. 35 Комп’ютерна верстка М. Мацело 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