Спосіб термічної обробки виробів

13002 этот способ закалки ограничивался специальными материалами. Наиболее близким по технической сущности является способ термической обработки, заключающийся в нагреве изделий в 5 вакуумных печах с последующей закалкой в гелии или смеси гелия с инертным газом под давлением при циркуляции газа [2]. Задача предложенного изобретения усовершенствовать способ термообработ- 10 ки посредством их нагрева и последующего охлаждения охлаждающим газом под давлением и при помощи газоциркуляции и добиться более высокой интенсивности закалки без повышения мощности двигате- 15 ля для циркуляции охлаждающего газа. Эта задача согласно изобретению решается тем, что инертный газ в смеси используют до 30 об.%, давление охлаждающей смеси в печи устанавливают в пределах от 20 1,4 до 4 МПа, а скорость циркуляции охлаждающего газа устанавливают такую, чтобы произведение Р • V находилось в пределах от 10 до 250 мс*1 МПа и циркуляцию охлаждающего газа осуществляют вентилятором. 25 Скорость подачи охлаждающего газа V относится к выходу газа из распределительных труб. Преимущество заключается в том, что при применении гелия и/или с добавлением 30 30% инертного газа, в соответствующих печах может устанавливаться давление до 4 МПа без повышения мощности двигателя, приводящего в действие вентилятор. Этим усиливается охлаждающее действие газа на- 35 столько, что можно закаливать более широкий спектр сталей, а также такие сорта сталей, которые до сих пор были вынуждены закаливать в масляных растворах. Эта закалка при помощи газа под высоким давле- 40 нием имеет технические и экономические преимущества по сравнению с закалкой в жидких средах, кроме того оно более благоприятно для окружающей среды. Упорядник Замовлення 4094 При использовании этого метода стальные детали с целью закалки разогреваются в обычных вакуумных печах. При этом печь наполняется преимущественно гелием к началу разогрева под давлением 2 МПа, а затем пропускается газ под действием вентилятора. Преимущество проявляется в том, что перенос тепла на стальные детали достигается не излучением, 8 постепенно так, что добиваются равномерного разогрева материала и, как следствие, соответственно сокращается время разогрева. При температуре 750° газ откачивается из печи и дальнейшее разогревание ведется в вакууме. В этом диапазоне температур разогрев сталей происходит очень действенно, и газ для разогрева загрузки не нужен. После достижения необходимой температуры аустенизации между 800 - 1300° подают для охлаждения садки в печь охлаждающий газ под давлением до 4 МПа. Охлаждающий газ циркулируете помощью вентилятора, после охлаждения внутреннего пространства печи газ удаляется. Этот процесс длится до тех пор, пока не охладят всю садку. Скорость циркуляции газа обеспечивается с помощью вентилятора, так что произведение Р * V находится в пределах от 10 до 250 m • МПа • sec*1. Нижеследующий пример должен более наглядно показать способ, заявленный в изобретении. Деталь диаметром 10 мм из низколегированной стали 100 Сг 6 нагревается в вакуумной печи до температуры аустенизации 850°. После достижения этой температуры печь заполняется гелием под давлением 1,6 МПа, при скорости газа 65 m • sec"1, за 16 с образец охлаждается до 400°, что соответствует скорость охлаждения в масляном растворе. Т а к и м о б р а з о м получается мартенситная структура с твердостью 64 HRC. Прежними способами закалки с помощью газа сталь не может получить твердость 1006 Сг. Техред М.Моргентал Коректор М.Керецман Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101 , УКРАЇНА (19) U A an 13002 о> С1 з (5O5C21D1/74 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ ВИРОБІВ 1 (20) 96240276, 25.02.93 (21)4356709/SU (22)26.10.88 (24)28.02.97 (31) Р 3736501.0 (32)28.10.87 (33) DE (46) 28.02.97. Бюл. 1 (56) 1. Патент ФРГ № 2839807, кл, С 21 D 1/74, 1987 . 2. Мармер Э.Н. и др. Электропечи для термовакуумных процессов . М . . 1977, с. 140 (прототип). (72) Пауль Хайльманн (DE), Фрідріх Прайсер (DE), Ральф Шустер (DE) (73) Дегусса АГ (DE) Изобретение относится к способу термической обработки металлических изделий в вакуумных печах с помощью разогрева изделий и их последующей закалки в охлаждающем газе под высоким давлением и при помощи циркуляции газа. Известен способ термической обработки деталей, при котором охлаждающий газ для закалки подается с высокой скоростью и под давлением до 0,6 МПа (6 bar) над загрузкой деталей, включая и теплообменник [1]. Эти высокие скорости подачи газа достигаются с помощью сопел или вентиляторов. Более высокие скорости закалки можно получить в принципе благодаря повышению давления газа, но все-таки этого в настоя (57) 1. Способ термической обработки изделий, преимущественно из железа и стали, в вакуумных печах, включающий нагрев изделий и их последующую закалку в гелии или смеси гелия с инертным газом под давлением при циркуляции газа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что инертный газ в смеси используют до 30 объемных %, при этом давление охлаждающей смеси в печи устанавливают в пределах от 1,4 до 4 МПа, а скорость циркуляции охлаждающего газа устанавливают такой, чтобы произведение Р • V находилось в пределах от 10 до 250 м сек"1 МПа, где Р - давление охлаждающей смеси, V - скорость циркуляции охлаждающей смеси. 2. Способ по п. 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что циркуляцию охлаждающего газа осуществляют вентилятором. щее время достигают, применяя охлаждающие газы (например, аргон, или азот) и повышают давление до 0,6 МПа. Применение более высокого давления ограничиваются мощностью двигателя, который требуется для циркуляции сжатого газа. Если применяют в качестве охлаждающего газа азот, то для достижения давления 0,6 МПа требуется мощность двигателя для вентилятора свыше 100 kw. Двигатели с более высокими мощностями очень объемные, дорогостоящие и не подходят для установки их в вакуумной печи. Из-за этого технически обоснованного ограничения скорости циркуляции, величины давления охлаждающего газа до сих пор не могли достичь более высокой интенсивности закалки охлаждающим газом, так что со о о О УКРАЇНА (19) U А „о 13002 (ІЗ) С1 (5D5 С 21 D 1/74 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ ВИРОБІВ 1 (20)96240276,25.02.93 (21)4356709/SU (22)26.10.88 (24)28.02.97 (31) P 3736501.0 (32)28.10.87 (33) DE (46)28.02.97. Бюл. 1 (56) 1. Патент ФРГ № 2839807, кл. С 21 D1/74, 1987 . 2. Мармер Э.Н. и др. Электропечи для термовакууммых процессов .М., 1977, с. 140 (прототип). (72) Пауль Хайльмзнн (DE), Фрідріх Прайсер (DE)V Ральф Шустер (DE) (73) Дегусса АГ (DE) Изобретение относится к способу термической обработки металлических изделий в вакуумных печах с помощью разогрева изделий и их последующей закалки в охлаждающем газе под высоким давлением и при помощи циркуляции газа. Известен способ термической обработки деталей, при котором охлаждающий газ для закалки подается с высокой скоростью и под давлением до 0,6 МПа (6 bar) над загрузкой деталей, включая и теплообменник [1]. Эти высокие скорости подачи газа достигаются с помощью сопел или вентиляторов. Более высокие скорости закалки можно получить в принципе благодаря повышению давления газа, но все-таки этого в настоя (57) 1. Способ термической обработки изделий, преимущественно из железа и стали, в вакуумных печах, включающий нагрев изделий и их последующую закалку в гелии или смеси гелия с инертным газом под давлением при циркуляции газа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что инертный газ в смеси используют до 30 объемных %, при этом давление охлаждающей смеси в печи устанавливают в пределах от 1,4 до 4 МПа, а скорость циркуляции охлаждающего газа устанавливают такой, чтобы произведение Р • V находилось в пределах от ЮдогБОмсек' 1 МПа, где Р - давление охлаждающей смеси, V - скорость циркуляции охлаждающей смеси. 2, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что циркуляцию охлаждающего газа осуществляют вентилятором. щее время достигают, применяя охлаждающие газы (например, аргон, или азот) и повышают давление до 0,6 МПа. Применение более высокого давления ограничиваются мощностью двигателя, который требуется для циркуляции сжатого газа. Если применяют в качестве охлаждающего газа азот, то для достижения давления 0,6 МПа требуется мощность двигателя для вентилятора свыше 100 kw. Двигатели с более высокими мощностями очень объемные, дорогостоящие и не подходят для установки их в вакуумной печи. Из-за этого технически обоснованного ограничения скорости циркуляции, величины давления охлаждающего газа до сих пор не могли достичь более высокой интенсивности закалки охлаждающим газом, так что со о о О 13002 этот способ закалки ограничивался специальными материалами. Наиболее близким по технической сущности является способ термической обработки, заключающийся в нагреве изделий в 5 вакуумных печах с последующей закалкой в гелии или смеси гелия с инертным газом под давлением при циркуляции газа [2]. Задача предложенного изобретения усовершенствовать способ термообработ- 10 ки посредством их нагрева и последующего охлаждения охлаждающим газом под давлением и при помощи газоциркуляции и добиться более высокой интенсивности закалки без повышения мощности двигате- 15 ля для циркуляции охлаждающего газа. Эта задача согласно изобретению решается тем, что инертный газ в смеси используют до 30 об.%, давление охлаждающей смеси в печи устанавливают в пределах от 20 1,4 до 4 МПз, а скорость циркуляции охлаждающего газа устанавливают такую, чтобы произведение Р • V находилось в пределах от 10 до 250 мс"1 МПа и циркуляцию охлаждающего газа осуществляют вентилятором. 25 Скорость подачи охлаждающего газа V относится к выходу газа из распределительных труб. Преимущество заключается в том, что при применении гелия и/или с добавлением 30 30% инертного газа, в соответствующих печах может устанавливаться давление до 4 МПа без повышения мощности двигателя, приводящего в действие вентилятор. Этим усиливается охлаждающее действие газа на- 35 столько, что можно закаливать более широкий спектр сталей, а также такие сорта сталей, которые до сих пор были вынуждены закаливать в масляных растворах. Эта закалка при помощи газа под высоким давле- 40 нием имеет технические и экономические преимущества по сравнению с закалкой в жидких средах, кроме того оно более благоприятно для окружающей среды. Упорядник Замовлення 4094 При использовании этого метода стальные детали с целью закалки разогреваются а обычных вакуумных печах. При этом печь наполняется преимущественно гелием к началу разогрева под давлением 2 МПа, а затем пропускается газ под действием вентилятора. Преимущество проявляется в том, что перенос тепла на стальные детали достигается не излучением, а постепенно так, что добиваются равномерного разогрева материала и, как следствие, соответственно сокращается время разогрева. При температуре 750° газ откачивается из печи и дальнейшее разогревание ведется в вакууме. В этом диапазоне температур разогрев сталей происходит очень действенно, и газ для разогрева загрузки не нужен. После достижения необходимой температуры аустенизации между 800 - 1300° подают для охлаждения садки в печь охлаждающий газ под давлением до 4 МПа. Охлаждающий газ циркулирует с помощью вентилятора, после охлаждения внутреннего пространства печи газ удаляется. Этот процесс длится до тех пор, пока не охладят всю садку. Скорость циркуляции газа обеспечивается с помощью вентилятора, так что произведение Р * V находится в пределах от 10 до 250 m • МПа • sec"1. Нижеследующий пример должен более наглядно показать способ, заявленный в изобретении. Деталь диаметром 10 мм из низколегированной стали 100 Сг 6 нагревается в вакуумной печи до температуры аустенизации 850°. После достижения этой температуры печь заполняется гелием под давлением 1,6 МПа, при скорости газа 65 m • sec"1, за 16 с образец охлаждается до 400°, что соответствует скорость охлаждения в масляном растворе. Т а к и м образом получается мартенситная структура с твердостью 64 HRC. Прежними способами закалки с помощью газа сталь не может получить твердость 1006 Сг. Техред М.Моргентал Коректор М.Керецман Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101