Спосіб відпалу шарикопідшипникової сталі
Номер патенту: 39656
Опубліковано: 15.06.2001
Автори: Казаков Сергій Сергійович, Калашник Сергій Борисович, Лейбензон Вадим Олександрович, Шварцман Леонід Якович, Семенов Олег Сергійович, Краснобрижев Віктор Георгійович, Кнохін Валерій Георгійович, Кренделев Василь Миколайович
Формула / Реферат
Спосіб відпалу шарикопідшипникової сталі, який включає нагрів до температури, що перевищує точку Ас1, ізотермічну витримку, регульоване охолодження до температури 450°С та наступне охолодження на повітрі, який відрізняється тим, що оброблювану сталь перед відпалом, та під час процесу відпалу піддають дії електромагнітного поля з частотою, яка відповідає власній резонансній частоті оброблюваної сталі, нагрів здійснюють зі швидкістю 40-50°С/год.
2. Спосіб відпалу шарикопідшипникової сталі по п. 1, який відрізняється тим, що тривалість обробки сталі електромагнітним полем перед відпалом складає 2-4 години.
Текст
1. Спосіб відпалу шарикопідшипникової сталі, який включає нагрів до температури, що перевищує точку Асі, ізотермічну витримку, регульоване охолодження до температури 4 5 0 Х та наступне охолодження на повітрі, який відрізняється тим, що оброблювану сталь перед відпалом, та під час процесу відпалу піддають дії електромагнітного поля з- частотою, яка відповідає власній резонансній частоті оброблюваної сталі, нафів здійсняють зі швидкістю 40-50°С/год. 2. Спосіб відпалу шарикопідшипникової сталі по п. 1, який відрізняється тим, що тривалість обробки сталі електромагнітним полем перед відпалом складає 2-4 години. Винахід відноситься до області металургії, а саме до термічної обробхи сталей і може бути використаний при підготовці структури шарикопідшипникової сталі для наступної механічної обробки. Відомим є спосіб відпалу шарикопідшипникової сталі, який включає нагрів до температури, що перевищує точку Асі, ізотермічну витримку, регульоване охолодження у захисній атмосфері, та остаточне охолодження на повітрі (Технологічна інструкція заводу "Дніпроспецсталь", М.Запоріжжя на "Відпал шарикопідшипникової сталі ШХ15 у бунтах у подовій печі", №ТІ-143-КГМ-88, затверджена Головним інженером заводу 21.01.88 p.). У відомому способі здійснюють ступінчастий нафів шарикопідшипникової сталі до температури на 20-30°С вище за температуру початку аустенітного перетворення (Асі). Нафів здійснюють зі швидкістю 30-35"С до температури 600-650вС, витримують протягом 7 годин. Потім продовжують нафів зі швидкістю 1020вС до температури 770-790'С. Тривалість нафіву до температури початку аустенізації дорівнює 28 годин. Витримку металу при 770-790'С для повно? аустенізації проводять протягом 5 годин. Потім здійснюють ступінчасте охолодження з швидкістю 10°С/годину до температури 650Х, витримують 4 години, після чого охолоджують до 450°С у захисній атмосфері, наприклад азоту, зі швидкістю 40°С/годину і проводять остаточне охолодження металу на повітрі. Недоліком відомого способу відпалу шарикопідшипникової сталі € низька продуктивність процесу випалу. При відпалі шарикопідшипникової сталі для одержання структури глобулярного перліту процеси нагріву та охолодження металу супроводжуються складними ос-у та у-ос фазовими перетворюваннями. Ці процеси мають кристалізаційний механізм, у якому дифузійні процеси, а саме дифузія атомів вуглецю, є тим фактором, що лімітує швидкість структурних перетворень. Оскільки ди фузійні процеси мають часовий характер, то для забезпечення потрібних структурних перетворювань у сталі нагрів її до температури аустенізації проводять повільно, ступінчасто, з проміжними витримками для вирівнювання температури по усьому об'єму сталі, яка обробляється. Ізотермічна витримка сталі для повної її аустенізації при 790°С також є достатньо довготривалим процесом і складає більш ніж 5 годин. Охолодження сталі від температури аустенізації для запобігання утворенню пластинчастого перліту також потребує повільного зниження температури. Таким чином, відомий спосіб відпалу шарикопідшипникової сталі є достатньо тривалим (43-48 годин), що приводить до низької продуктивності процесу відпалу. Р5 ш 10 39656 В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу відпалу шарикопідшипникової сталі, у якому за рахунок додаткової електрофізичної обробки сталі, а також використання нових режимів йідпапу забезпечується зниження енергії утворення нових фаз при структурних перетвореннях, зниження термодинамічного потенціалу фазових реакцій, що приводить до зменшення тривалості процесу відпалу та підвищення його продуктивності. Поставлена задача вирішується тим, що у способі відпалу шарикопідшипникової сталі, який включає нагрів до температури, що перевищує точку Асі, ізотермічну витримку, регульоване охолодження сталі у захисній атмосфері, та остаточне охолодження на повітрі, відповідно до винаходу, новим є те, що оброблювану сталь перед та під час процесу відпалу піддають дії електромагнітного поля з частотою, яка відповідає власній резонансній частоті оброблюваної сталі, нагрів сталі здійснюють зі швидкістю 40-50°С/годин. Новим є також те, що тривалість обробки сталі електромагнітним полем перед відпалом складає 2-4 години, а охолодження металу у захисній атмосфері здійснюють до температури 44046СГЄ, Причинно-наспідковий зв'язок між сукупністю ознак технічного рішення, що заявляється, та технічним результатом, що досягається, полягає у такому. При термічній обробці сталі із одночасною дією перед зідпалом та під час його електромагнітним полем з частотою, та відповідає власній резонансній частоті оброблюваної сталі, атоми заліза взаємодіють з зовнішнім резонансним електромагнітним попем У металі збуджується квантово-рєзонансний стан, при якому має місце енергетичний вплив поля на процеси фазових перетворень. Це приводить до прискорення дифузійних процесів у сталі, а саме до підвищення рухливості атомів вуглецю, що забезпечує значне скорочення часових параметрів Tepwi4HOf обробки сталі. Крім цього, квантово-резонансний стан металу характеризується утворюванням феромагнітно-упорядкованих кластерів, які сприймають енергію електромагнітного поля, змінюючи поля пружних сил у мікрооб'ємах решітки матриці, що приводить до зниження енергії та утворення зародків нової фази при структурних перетвореннях. У зв'язку з цим підвищення швидкості зароджування центрів нової фази, обумовлює особливу каталітичну ропь електромагнітного поля у розвитку фазових реакцій як при а-у, так і при у-а перетвореннях. Таким чином, електромагнітне поле, яке характеризується резонансною частотою, яка відповідає власній резонансній частоті оброблюваної сталі, змінює кінетику фазових перетворень у сталі, що обумовлюється з одного боку зниженням термодинамічного потенціалу залізо-магнітних фаз (фериту та перліту), а з другого боку - локальним приростом вільної енергії початково неферомагнітної фази (аустеніту) у мікрооб'ємах металу. Прискорення перетворень створюється завдяки найкращим умовам зберігання поверхонь розділу а-у фаз після закінчення перетворень. При цьому забезпечується можливість реалізації ви* соких швидкостей нагріву, необхідних для досягнення стійких змінень субструктури аустеніту. Так, при нагріві сталі в процесі аустенізації металу, дія електромагнітним полем, що заявляється, грає роль "спускового механізму", який спрацьовує після того, як у результаті інтенсивного теплового руху зруйнується ближній спіновий порядок у кристалічній решітці заліза Це зумовлює зменшення тривалості нагріву металу у процесі його аустенізації. У процесі охолодження сталі, при якому здійснюється процес у-а перетворення, із одночасною дією електромагнітним полем, що заявляється, стає можливим мультипликативно зародження центрі» фериту та зменшення утворення вторинного цементиту. На стадії розпаду аустеніту ріст зародків з великого числа центрів сприяє збагаченню поблизьких мікрооб'ємів аустеніту вуглецем і створює умови для масового утворення глобулярних часток цементиту. Внаслідок цього збільшується швидкість росту фаз, які утворюють ферито-карбідну суміш - зернистий перліт. Таким чином, у способі відпалу, який заявляється, має місце комбінований енергетичний влЛЙВ на структуру металу як теплової енергії, так і енергії електромагнітного поля (тобто у зону обробки уводять більше одного виду енергії) Піддавання сталі дії електромагнітним полем з частотою, відповідною власній резонансній частоті сталі, дозволяє при мінімальній інтенсивності електромагнітного поля значно прискорити дифузійні процеси, регулювати термодинаміку процесу, впливати на механізм та кінетику процесів розпаду та утворення аустеніту з метою' одержання найбільш сприятливої при механічній обробці сталі структури металу - зернистого перліту При цьому енергетичні витрати є мінімальними. Оптимальні режими здійснення способу, як то швидкість нагріву та тривалість обробки електромагнітним полем, встановлено експериментально. Спосіб відпалу шарикопідшипникової сталі здійснюють таким чином. Виріб із сталі марки ШХ15 у вигляді катанки з діаметром дроту 11 мм та вагою 6,4 тн поміщають у газову ковпакову піч, яку продувають інертним газом, наприклад азотом або аргоном. Одночасно з продувкою інертним газом на сталь діють електромагнітним полем з частотою, яка відповідає власній резонансній частоті сталі та складає - 1,8 • 10 Гц. Електромагнітне поле створюють відомими засобами, наприклад за допомогою електромагнітного резонатора, лазера з насадкою, що має Інформаційний індикатор, або інших генераторів. Потім здійснюють нагрів сталі до температури 780±20"С з швидкістю 45Х/годину та витримують при цій температурі протягом 4 годин. Час ізотермічної витримки t залежить від маси виробу з оброблюваної сталі і розраховують його за формулою m де m - масса виробу, тона; К -1,60 годин/тону сталі, 39656 є експериментальним коефіцієнтом, який ураховує енергетичні потреби одиниці ваги сталі у одиницю часу. У нашому випадку термін витримки складає х s ~^~ в 4 години. 1,6 Після витримки піч вимикають, а сталь охолоджують з пічкою (під ковпаком) до температури 650°С. Потім знімають ковпак і охолодження сталі в атмосфері азоту проводять під муфелем до Nsn/n експерименту Швидкість Час обробки сталі електромагнітним нагріву сталі, полем перед 'С/годниу відпалом, годин 450°С Охолодження металу після ізотермічної витримки проводять переважно до температури 440-46СГС. Це є мінімальна температура, з якої швидкість окислення гарячого металу на повітрі знижується Знімають муфель і тоді охолоджують сталь остаточно на відкритому повітрі. При постійній вазі садки змінювали також час обробки сталі електромагнітним полем перед відпалом при оптимальній швидкості нагріву. Результати експериментів приведені у таблиці. Тривалість промесу відпалу, годин Продуктивність процесу відпалу, в умовних одиницях Примітка Прототип 27,5 43 *10 1. 3 35 38 1.11 Процес відпалу є тривалим, що приводить до зниження продуктивності процесу * 2. 3 40 29 1,49 3. 3 " 45 23 1,53 4. 3 50 28 1,53 5. 3 55 27 1,59 Нагрів сталі до температури повної аустенізац» супроводжується розвитком внутрішніх напруг у металі, що сприяє утворенню мкротріщин у готових виробах 6. 1 45 34 1,26 Недостатній час обробки сталі електромагнітним полем, не забезпечується необхідна структура металу при режимах, які заявляються. Процес відпалу є тривалим 7. 2 45 28 1,53 8. 3 45 28 1,53 9. 4 45 27 1,59 10. 5 45 31 1,39 Одержана необхідна структура металу, але тривалість процесу відпалу надто велика продуктивність процесу за прототипом прийнята як умовна одиниця. З даних, наведених у таблиці, видно, що продуктивність процесу випалу порівняно з прототипом збільшується у 1,4-1,5 рази. Обумовлено це тим, що тривалість процесу аустенізації металу знижена на 15-17 годин, а тривалість ізотермічної витримки знижена на 1-2 години. Оптимальною є швидкість нагріву металу до температури аустенізації - 40-50"С/годину, при якій має місце утворення оптимальної структури металу. Енергетичні витрати на процес знижені на 45% (в 1,45 рази), внаслідок зниження тривалості процесу відпалу. У способі, який заявляється, тривалість процесу складає 27-29 години замість 43 за прототипом. Металографічні структури дослідження показали відповідність властивостей металу ДОСТу 801-78 (для шарикопідішпникових сталей), як то: глибина безвуглення - 0,03-0,05; перліт - 2 бал, карбідна сітка - 3 бал, твердість НБ - 4,3-4,4. 39656 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122)3-/2-89 (03122)2-57-03
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for annealing of ball bearing steel
Автори англійськоюLeibenzon Vadym Oleksandrovych, Krendelev Vasyl Mykolaiovych, Knokhin Valerii Heorhiiovych, Kazakov Serhii Serhiiovych, Kalashnyk Serhii Borysovych, Shvartsman Leonid Yakovych, Krasnobryzhev Viktor Heorhiiovych, Semenov Oleh Serhiiovych
Назва патенту російськоюСпособ отжига шарикоподшипниковой стали
Автори російськоюЛейбензон Вадим Александрович, Кренделев Василий Николаевич, Кнохин Валерий Георгиевич, Казаков Сергей Сергеевич, Калашник Сергей Борисович, Шварцман Леонид Яковлевич, Краснобрыжев Виктор Георгиевич, Семенов Олег Сергеевич
МПК / Мітки
Мітки: спосіб, відпалу, сталі, шарикопідшипникової
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/4-39656-sposib-vidpalu-sharikopidshipnikovo-stali.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб відпалу шарикопідшипникової сталі</a>
Попередній патент: Спосіб виробництва твердого сиру
Наступний патент: Спосіб пожежовибухозапобігання при збереженні і переробці сипучих матеріалів, переважно зерна, і пристрій для пожежовибухозапобігання
Випадковий патент: Композиція, що містить галантамін з контрольованим його вивільненням, спосіб її одержання, дозована лікарська форма та упаковка