Спосіб термічної обробки суцільнокатаних колес

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСЛУБЛИН А1 С5»4 С 21 D 9/34 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ J (21) 3889942/22-02 " (22) 3 0 . 0 4 . 8 5 (46) 2 3 . 0 9 . 8 7 . Бюл. № 35 (71) Нижнеднепровский трубопрокатный завод им. Карла Либкнехта (72) А.Т. Есаулов, М.И. Староселецкий, Ю.А. Башнин, В.В. Озимина, Ю.М. Сидоренко, В.Г. Дюбченко, М.В. Куэмичев, В.М. Озимин, А.И.Весна, В.К. Галкин и B.C. Мазуркевич (53) 621.785.796(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 549483, кл. С 21 D 9/34, 1977. Авторское свидетельство СССР * 1087557, кл. С 21 D 9/34, 1984. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЦЕЛЬНОКАТАНЫХ КОЛЕС (57) Изобретение о т н о с и т с я к м е т а л л у р г и и , к о н к р е т н е е к способам т е р мической о б р а б о т к и ц е л ь н о к а т а н ы х к о л е с . Целью и з о б р е т е н и я я в л я е т с я увеличение п р о и з в о д и т е л ь н о с т и п р о ц е с с а . Способ включает а у с т е н и з а ц и ю , охлаждение обода до с р е д н е м а с с о а о й температуры 520-570 С, ступицы до tonT+ ( 0 - 5 0 ) ° C и последующий о т п у с к в течение 2 , 0 - 2 , 3 ч. Использование способа п о з в о л я е т с о к р а т и т ь п р о д о л ж и т е л ь н о с т ь термической о б р а б о т к и на 12-20% и повысить п р о и з в о д и т е л ь н о с т ь п р о ц е с с а на 15% при сохранении требуемого уровня м е х а н и ч е с к и х свойств. 1 табл. ее ее со DO > г* 1 13391 AS Изобретение относится к металлургии, конкретнее к способам термической обработки цельнокатаных к о л е с . Целью изобретения является увеличение производительности процесса. Способ включает аустенизацию, охлаждение обода до среднемассовой температуры 52О-57О°С, ступицы - до t 6 т п (0-50) С и последующий отпуск в течение 2 , 0 - 2 , 3 ч . П р и м е р 1. Цельнокатаное железнодорожное колесо 0 950 мм из стали с содержанием углерода 0,53% (нижний предел по ГОСТу) и марганца 0,67% нагревают до температуры а у с т е низации (860 С) и помещают в установку для прерывистого упрочнения обода водой. Упрочнение ведут в течение 130 с до достижения среднемассовой температуры обода 520-550 С. Затем колесо укладывают в стопу и производят принудительное охлаждение ступицы воздухом до среднемассовой температуры 450-470 С с одновременным подстуживанием обода до среднемассовой температуры 430-450 & С, при этом среднемассовая температура всего колеса становится равной температуре отпуск а . Далее стопу колес загружают в колодец шахтного типа и производят отпуск при 450 С в течение 2,0 ч . 10 15 20 25 ка. Далее стопу загружают в колодец шахтного типа и производят отпуск при 500 С в течение 2,0 ч . Продолжительность процесса термообработки сокращается на 50 мин за счет уменьшения времени закалки на 30 с,подстуживания на 20 мини отпуска на 30мин. Механические свойства колес соответствуют требованиям ГОСТа. В таблице приведены данные механических и эксплуатационных свойств колес после обработки по известному и предлагаемому способам, а также по режимам, выходящим за- граничные условия обработки. Как видно из приведенных в таблице данных, повышение температуры окончания закалки до 570 С обеспечивает сокращение продолжительности закалки на закалочных машинах, не приводя при этом к снижению уровня механических свойств. Кроме т о г о , отмечается снижение уровня остаточ- . < ных технологических напряжений по сравнению с известным способом,происходящее вероятно в результате уменьшения градиента температур между элементами колеса. В случае окончания закалки при 580°С имеются случаи снижения харак-*, теристик прочности колес, главным образом, в случае задержек при снятии колес с закалочных машин и установке их на установку для принуди.35 тельного подстуживания. Уменьшение продолжительности отпуска до 2 ч , осуществленное за счет исключения операции подогрева обода 30 Проведенный хронометраж показывае т , что продолжительность процесса термообработки сокращается на 51 мин за счет уменьшения времени закалки на 70 с , подстуживания на 20 мин и отпуска на 30 мин. Контроль механических свойств д о колес показывает их соответствие т р е - 40 температуры отпуска, не ска.зывается на изменении уровня механичесбованиям ГОСТа. ких свойств и эксплуатационных хаП р и м е р 2, Цельнокатаное жерактеристик колес. В случае провелезнодорожное колесо 0 950 мм из стадения отпуска продолжительностью ли с содержанием углерода 0,65% и 1,7 ч отмечают некоторое повышение марганца 0,84% (верхний предел по уровня остаточных напряжений в элеГОСТу) нагревают до температуры аусментах колес. тенизации (860 С) и помещают в устаКак видно из таблицы, после обрановку прерывистого упрочнения обода ботки по известному и предлагаемому водой. Упрочнение ведут в течение 120 сдо достижения среднемассовой 50 способам достигаются одинаковые механические свойства. Преимущесттемпературы обода 540-570 С. Затем во предлагаемого способа заключается колесо укладывают в стопу и произвов повышении производительности продят принудительное охлаждение ступицы цесса термообработки колес. воздухом до среднемассовой темпераКак указано в примерах 1 и 2, туры 520-550 С с одновременным под55 сокращение продолжительности термистуживанием обода до среднемассовой , ческой обработки составляет не менее температуры 470-490 С, при этом сред50 мин, т.е. ~12~20%, что весьма немассовая температура всего колеса существенно. становится равной температуре отпус 1339148 ' З 4 Указанное уменьшение продолжиФ о р м у л а и з о б р е т е н и я тельности термообработки достигается Способ термической обработки за счет значительного сокращения цельнокатаных колес, включающий наопераций закалки и отпуска, а также грев до температуры аустенизации, исключения отдельной операции подохлаждение обода и ступицы с послестуживания колес в стопах на полу дующим отпуском, о т л и ч а ю цеха, так как подстуживание по предщ и й с я тем, что, с целью увелилагаемому способу проводится в перичения производительности процесса, од набора колес в стопы. 1Q охлаждение обода ведут до среднемасПри работе по предлагаемому спосовой температуры 520-570°С, после собу в условиях термоучастка колесочего производят охлаждение ступицы прокатного цеха число обрабатываемых воздухом до среднемассовой темпераколес за восьмичасовую смену составтуры, равной t o T n +(0-50)°C, с одноляет (в среднем за месяц) 378 шт. 15 временным подстуживанием обода до при обработке по известному способу среднемассовой температуры, равной 327 шт. Повышение производительности t o T n - (О-ЗО)°С, а отпуск проводят процесса составляет 15,6%. в течение 2 , 0 - 2 , 3 ч . Показатели по примеру Характеристика колес ПИШИ Продолжительность отпуска, ч 2,5 2,0 1,7 2,5 2,0 1,7 2,5 Содержание,Z: углерода 0,53 0,53 0,53 0.53 0,53 0,53 0,53 марганца 0,67 0,67 0 ,67 0,67 0,67 0,67 0,67 Временное сопротивление, МПа 940 940 950 950 960 950 940 Относительное удлинение,% 13,0 13 ,0 12,0 12 ,0 Относительное сужение,: 22, 0 14,0 21 ,0 22,0 20,0 22,0 12,0 12,0 22 ,0 22,0 0,41 0,43 0,39 0,40 0,42 0,42 0,37 Уровень остаточных напряжений: на поверхности обода (сжимающие) в переходах из диска 15 14 17 16 15 18 19 в обод (растягивающие) в ступицу 11 10 12 11 14 14 15 Сопротивляемость выкра шиванию на глубине 30 мм, кг/мм 45 44 45 ' 46 46 45 45 Износ на 10 оборотов образца на глубине 30 мм, г 1,3 1,3 1,2 1,2 1,1 1,2 1,3 Ударная вязкость, в ободе на глубине 30 мм Примечание: способ 5а - прототип, способы 36 и 46 - заявляемые, способы За, Зв, 4а, 4в - по режимам, выходящим за граничные усповия. 1339148 Редактор Н. Гунько Составитель А. Орешкина Техред М.Ходанич Корректор И.Эрдейи Заказ 4185/18 Тираж 549 Подписное В И Г Государственного комитета СССР Н ИШ по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская н а б . , д . 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4