SU901302A1 - Способ термической обработки литых аустенитных сталей - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛНТЫХ АУСТЕНИТН.ЫХ СТАЛЕЙ

1

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при термической обработке литых деталей из углеродистых аустенитных сталей.

/

Известен способ термической обработки стали преимущественно конструкционных марок, включающий закалку, термоциклирование и охлаждение в воде или масле, согласно которому, с целью повьшени  ударной в зкости, перед термоциклированием провод т закалку, -а термоциклированиопровод т с выдержкой при нагреве до полного растворени  карбидов и подсушиванием в интервале Aj. 600°С до завершени  распада аусте.чита О

Однако данный режим термообработки примен ют преимущественно дл  многофазных сталей (перлитного или мартенситно-перлитного класса) и он не дает положительного эффекта дл  аустенитных сталей, работающих в

услови х контактно-усталостных нагружений в сочетании с ударом.

Известен также способ упрочнени  метастабильных аустенитных сталей фазовым наклепом, включающим пр мое и обратное мартенситное превращение и старение, согласно которому обратное превращение и старение провод т в изотермических услови х С21.

Недостатком известного способа  вл етс  наличие в структуре мартёнсита икарбидов, а также сложность технологического процесса.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ термической обработки углеродистых аустенитныз сталей, включающий двойной отжиг и закалку на аустенитно-карбидную структуру Сз

Недостатком известного способа  вл етс  .наличие карбидов в структу- .

20 ре аустенита, привод щее к понижению контактно-усталостной выносливости деталей при работе в услови х воздействи  ударных нагру:юк. 390 Цель изобретени  - повышение износостойкости и долговечности литых сердечников и цельнолитых крестовин из стали Г13Л, работающих в услови х контактно-усталостных нагружений в сочетании с ударом. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе, включающем двойной отжиг и закалку, второй отжиг провод т ступенчато, дл  чего издеЛИЯ нагревают до температуры на 170200 С ниже АС, выдерживают при данной температуре в течение 2 ч и ведут дальнейший нагрев до температуры на 50-110°С выше Ag с вьщержкой при данной температуре в течение 0, 1,0 ч, после чего издели  охлаждают вместе с печью до 500-540°С, выдерживают при данной температуре в течение 2 ч и после выдержки производ т нагрев под закалку и закалку на аустенитную структуру. Основной задачей, решаемой при ступенчатом отжиге, - вл етс  устранение вредного вли ни  факторов, ответственных как за понижение,так и за нестабильность физико-механических свойств стали и служебных характеристик деталей за счет измел чени  зерна, более полного растворе ни  первичных карбидов, улучшени  состо ни  границ зерен: уменьшени  пор и литейных субмикротрещин, пере вод в твердый раствор аустенита при граничных атомов, дроблени  фосфидной эвтектики и т.п. Дл  достижени максимального фазового наклона,особенно по границам зерен,в стали 110 1ЗЛ в процессе нагрева под закалку стрем тс  нагреть сталь до 540 С (оптимальный интервал 550-540°С) с изотермической вьщержкой при этой температуре в течение 2 ч. Наиболее резкое изменение параметров кристал лической решетки в стали 110Г13Л пр исходит в интервале 500-540°С. Это св зано с выделением углерода из твердого раствора,аустенита, который вьщел етс  в виде карбидов (Fei Mn)j С по границам зерен, а обедненный твердый раствораустенита при температуре максимального выпадани  карбидов начинает распадатьс  с об разованием СХ-фазы. Под вли нием фазового наклепа,возникающего за разницы удельных объемов вьще .л ющихс  карбидов СХ-й фазы и аустенита, добиваютс  дроблени  f хрупких составл ющих по границам зерен (окислы, фосфидна  эвтектика , первичные субмикротрещины, микротрещины и т.п.) . Применение большего времени выдержки и температуры нецелесообразно , так как приводит к по влению слишком крупных и большого количества карбидов, которые в дальнейшем медленно раствор ютс . Последующий нагрев до 800 С необходим дл  более равномерного науглероживани  аустенита углеродом по объему зерна ( центральные области ) за счет частичного растворени  карбидов, улучшени  состо ни  границ зерен; ускорени  диффузионных процессов в твердом растворе за счет перевода примесных элементов в твердый раствор, разрушени  и частичного растворени  окислов, фосфидной эвтектики и т.п. . Врем  выдержки при 800 С ограничено минимальным временем, необходимым дл  фиксации заданной температуры теплотехническими приборами, но не более часа, в против случае наблюдаетс  нежелательное уменьшение дефектов кристаллической структуры в центральной зоне зерен и начинаетс  рост зерен. Последующее охлаждение до 500 С и изотермическа  вьщержка в течение 2 ч св заны с необходимостью получени  большего числа зародышей рекристаллизации, большей величины внутренней (запальной) энергии аустенита за счет фазового наклепа при выделении карбидов и СХ-фазы, большего дроблени  окислов, фосфидной эвтектики и т.п. Поэтому в этот период стрем тс  получить выделение карбидов и СХ-фазы как по границам зерен, так и в их центральной зоне. Последующий нагрев от 550 С до 1 100°С Н1еобходим дл  полного растворени  карбидов оС - в превращени  растворени  фосфидной эвтектики, окислов перевода примесных элементов в твердый раствор рекристаллизации и получени  чистой аустенитовой структуры. В отличие от известных режимов рекристаллизации и получение чистой аустенитовой структуры с тонкими границами зерен проходит интенсивнее и полнее за счет фазового наклепа и пластической деформации в результате ( превращений. Положительный эффект в результате термической обработки по предлагаемому режиму подтверждаетс  при рассмотрении данных о твердости, лит деталей после термической обработки и при . сравнительном анализе микро структуры стали до и после термической обработки. Твердость стали заметно повьшаетс  за счет фазового наклепа, в микроструктуре наблюдаетс  измельчение первичного зерна и очищение границ зерен, что в коне ном итоге приводит к повышению изно состойкости и долговечности литых деталей. Предлагаемый способ осуществл етс  следующим образом. ,Литые сердечники и цельнолитые крестовины из стали Г13Л выбивки из литейной формы нагревают до 500540 С, выдерживают при данной темпе ратуре в течение 2 ч и охлаждают на воздухе до комнатной температуры 10-30°С}. Затем детали подвергают ступенчатому отжигу по следующему режиму. Нагрев деталей ведут до 500-540 и вьщерживают при данной температур в течение 2 часов, от этой температуры ведут нагрев до 780-850°С и вы держивают при данной температуре в течение 0,5-1,0 ч, после чего детали охлаждают вместе с печью до 500-540°С и выдерживают при температуре 2 ч. После ступенчатого отжига нагрев под закалку ведут от 500-540 С и закаливают на аустенитную структуру. Термической обработке подвергают детали из стали Г13Л от одной плавки , выплавленной в основной электро печи и имеющей следующий химический состав, вес.%: Углерод 1,34 Марганец 12,93 . Кремний 0,72 Фосфор 0,044 Сера 0,012 . Точка Ас, определенна  при нагре ве со скоростью 70°С/ч, составл ет 710°С. В табл.1 приведены .варианты терм ческой обработки литых деталей по предлагаемому способу в сравнении с известным (контрольным) режимом термообработки (вариант б), а также данные дл  сравнительных режимов. . В табл.2 приведены служебные характеристики литых деталей. На фиг.1 представлены графики зависимости значени  твердости от числа рабочих шклов на машине ЕМС-60 дл  деталей, прощ едших термическую обработку по известн9му режиму; на фиг. 2 - то же, дл  деталей, прошедших термическую обработку по предлагаемому режиму и по сравнительным режимам(кривые 1У и У по, режиму J , а также 4 и 5; кривые У и УП по режиму 4; крива  УШ по режиму ЗХ. В результате термической обработки по предлагаемому, режиму повышаетс  способность стали к наклепываемости . Предлагаемый режим термической обработки позвол ет уменьшить ликвидацию марганца, углерода и других элементов и за счет этого повысить способностьстали к наклепываемости, что приводит к увеличению долговечности деталей из нее. (1з данных табл. 1 видно, что износо- стойкость и долговечность литых деталей в результате предлагаемой термической обработки выше по сравнению с детал ми, прошедшими термическую обработку по известному режиму. Анализ данных табл.2 показывает, что количество рабочих циклов до по влени  первых контактоусталостных трещин дл  деталей, прошедших термическую обработку по предлагаемому режиму {.режим 1) , определенное как среднее дл  трех образцов, составл ет О,9710 , в то врем  как та же характеристика дл  известного режима (режим 6, определенна  как среднее дл  трех образцов, составл ет 0,5910. Срок службы изделий возрастает на 67%., Износ, отнесенный на 10 циклов, составл ет соответственно дл  предлагаемого режима 4,1 мм и дл  известного - 4,5 мм (среднее значение дл  3 образцов, т.е. повьш1ение износостойкости состав.л ет 10%). Многократное (два-три раза) повторение ступенчатого отжига в интервае температур 500-850°С позвол ет ополнительно повысить долговечность изделий. Долговечность деталей, прошедших ермообработку по режиму 4, возрастат в среднем до 1,05МО, т.е. имеет есто повьш1ение долговечности еще на 0% и повьштение износостойкости на 5-20%.

. rt а

m ,u О)

ш t- m

о о о

i §g

U о

о о

U (U « -

е g ЕЧ to

ч «с d

О) 0) ft о

g.4 « «

с

о

о о

Ео

W

Я и и Ч и о

СП Щ

Способ термической обработки литых аустенитных сталей, преимущественно высокомарганцовистых, включающий двойной отжиг и закалку, отличающийс  тем, что, с целью повышени  долговечности и износостойкости литых деталей, второй отжиг провод т ступенчато с вьщержкой на первой 55 ступени при температуре на 170-200С ниже АЛ в течение 2 ч и на второй при температуре на 50-110° С выше АС

охлаждают вместе с печью до температуры первой .Ступени отжига, выдерживают и от температуры ведут нагрев под зakaлкy.

. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 583185, кл. С 21 D 1/78, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР Р 454265, кл. С 21 D I/7&, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР № 444819, кл. С 21 D 1/78, 1973.

Claims (3)

Формула изобретения Способ термической обработки литых аустенитных сталей, преимущественно высокомарганцовистых, включающий двойной отжиг и закалку, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности и износостойкости литых деталей, второй отжиг проводят ступенчато с выдержкой на первой ступени при температуре на 17О-2ОО°С ниже Ац в течение 2 ч и на второй при температуре на 50-110° С выше Ata в течение 0,5-1 ч, после чего детали охлаждают вместе с печью до температуры первой Ступени отжига, выдерживают й от э^ой температуры ведут нагрев под зайалку. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 583185, кл. С 21 Й 1/78, 1976.

2. /Авторское свидетельство СССР

Р 454265, кл. С 21 0 1/78, 1972..

3. Авторское свидетельство СССР № 444819, кл. С 21 D 1/78, 1973.

32ΰ

./* Λ. >5#*· „ гГ- ”7 f—//О*

2Ю* fy’10? 8Ю⁵ число циклоff ' Ри? -1

ВНИИПИ Заказ I2303/24 Тираж 586 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4