Патент на изобретение №2349651
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТВЕРДОСТИ БОЛЕЕ 68,0 HRC В ИЗДЕЛИЯХ ИЗ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области металлургии и машиностроения и используется для изготовления режущего инструмента, штампов, рабочих валков листопрокатных станов стали типа «90Х». Технический результат изобретения заключается в повышении твердости более 68 HRC. Для достижения технического результата осуществляют предварительную подготовку структуры стального изделия, закалку, многократную обработку холодом и низкий отпуск, при этом предварительная подготовка структуры заключается в закалке с температуры 890°С Acm+(10÷20°C) и последующем среднем отпуске на температуру 400-480°С в течение 1-6 часов. Закалку осуществляют посредством охлаждения в масле или через воду в масло с температуры Аcm+(10÷20°С) с последующей обработкой холодом при -70°С и низким отпуском при температурах 100-120°С. Нагрев под закалку проводят ускоренно в соляных ваннах или посредством электронагрева, а охлаждение при закалке ведут в масляной ванне с температурой масла не выше 20°С до температуры 25-35°С и сразу передают изделия на обработку холодом. Промежуток времени от момента выгрузки изделий из масляной ванны и помещения их в камеру холодильника не должен превышать 15 минут. Обработка холодом при -70°С в сочетании с низким отпуском повторяется от двух до шести раз. 3 з.п. ф-лы, 5 табл.
Изобретение относится к металлургии, машиностроительной и другим отраслям промышленности, использующим для изготовления режущего инструмента, штампов, рабочих валков листопрокатных станов и других изделий стали типа «90Х» (90Х, 90ХС, 90ХФ и др. – таблица 1), основным свойством которых является повышенная твердость. В таблице 2 представлены отечественные стали данной группы (ГОСТ 5950-73), многие из них и их аналоги используются в качестве валковых сталей (ГОСТ 3547-57 и ГОСТ 5.1323-72). Аналогичные стали имеются в стандартах ведущих промышленно-развитых стран: ФРГ, Франции, США, Швеции, Испании (таблица 3). Составы ряда таких сталей, режимы термической обработки и твердость – в таблице 4 [марочник ФРГ – Wegst C.W. Stahlschussel, Verlag Stahl schussel Wegst GMBH, D-7142 Marbach, 1986 – 561 s.]. Стали типа «90Х» являются заэвтектоидными. Изделия из этих сталей закаливают в масле с температур 770-860°С (таблица 4) из области «аустенит+цементит вторичный», т.е. на 10÷100°С ниже температуры Аcm3C Известен способ закалки сталей, содержащих от 0,8 до 1,4% углерода и до 3% в сумме хрома, кремния, марганца, вольфрама, молибдена, ванадия, в масле с температурой 770-860°С, что составляет Аcm Наиболее близким к заявленному способу аналогом является «Способ термической обработки легированных заэвтектоидных сталей» (SU 1719440 A1, C21D 1/78, 15.03.1992 – бюл. №10). Изобретение относится к металлургии, а именно к термообработке сталей при изготовлении инструмента – уменьшение карбидной сетки. Способ включает нагрев до Аcm+(100÷200°С), охлаждение до температуры ниже Аr1, термоциклирование путем нагрева до (Ac1+50°C)-Acm и охлаждение до температуры ниже Аr1, причем скорость нагрева составляет (10÷50)°С/с. Указанный способ (SU 1719440 А1, С21D 1/78) позволяет снизить степень развития карбидной сетки и повысить однородность распределения вторичных карбидов. Однако данный способ не позволяет увеличить значения твердости до 68,0-69,0 HRC, т.к. условия окончательной закалки и отпуска не изменяются, соответствуя стандартному режиму (таблица 4), и получаемая при этом твердость не превышает 65,0 (таблица 4). Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании способа термической обработки изделий из инструментальных заэвтектоидных сталей, позволяющего повысить производительность режущего и штампового инструмента, рабочих валков многовалковых станов холодной прокатки ленты и других деталей и механизмов, работающих на износ и истирание. Техническим результатом изобретения является повышение твердости до 68,0-69,0 HRC. Технический результат достигается тем, что в способе обработки изделий из инструментальных заэвтектоидных сталей, включающем предварительную подготовку структуры стальных изделий, окончательную закалку, термоциклирование, согласно изобретению предварительную подготовку структуры ведут путем закалки изделий с температуры Acm+(10÷20°C) с последующем средним отпуском на температуру 400-480°С. Нагрев под окончательную закалку производят ускоренно в соляных ваннах или посредством ТВЧ на температуру Аcm+10°С, после чего следует обработка холодом при -70°С и низкий отпуск при 100-120°С. Операция обработки холодом в сочетании с низким отпуском повторяется многократно – термоциклирование. Промежуток времени от момента закалки (извлечения изделий из масляной ванны) до первой обработки холодом не должен превышать 15 минут. Температура масла в момент погружения в нее изделий не должна превышать 20°С. Охлаждение изделий проводят до температуры 25-35°С. Термоциклирование проводят с количеством циклов «обработка холодом-отпуск» от двух до шести. Заявляемый способ полностью устраняет карбидную сетку в результате закалки из аустенитного состояния с температур Аcm+(10÷20°С). Термоциклирование по способу, являющемуся аналогом, осуществляется в интервале температур (Ac1+50°C)-Acm, что составляет 750-920°С и оказывает влияние исключительно на степень развития карбидной сетки. Согласно заявляемому способу термоциклирование производится в интервале температур (-70°С) до 100-120°С и имеет своей задачей получение максимальных значений твердости 68,0-69,0 HRC. По заявляемому способу предварительная подготовка структуры включает закалку с температур Аcm+10°С в воде или в масле и последующий отпуск в температурном интервале 400-480°С, в результате чего в изделиях получается структура, состоящая из отпущенного мартенсита и карбидов высокой степени дисперсности. Это позволяет в результате окончательной закалки с температур Аcm После закалки следует обработка холодом при (-70°С) и отпуск в интервале температур 100-120°С. Обработка холодом в сочетании с отпуском повторяются многократно (термоциклирование), что позволяет наиболее полно перевести остаточный аустенит в мартенсит и получить твердость 68,0-69,0 HRC (таблица 5 – режимы №2, 4, 5, 6 и 17). Закалка по стандартному режиму без предварительной обработки с медленным печным нагревом и отпуском на 140-200°С, без обработки холодом и без термоциклирования в интервале температур от (-70°С) до (100÷120°С) позволяет получить значения твердости 64,0-64,5 HRC (таблица 5 – режим №18).
Формула изобретения
1. Способ обработки изделий из инструментальных заэвтектоидных сталей, включающий предварительную подготовку структуры стальных изделий, окончательную закалку, термоциклирование, отличающийся тем, что предварительную подготовку структуры ведут путем закалки изделий с температуры Аcm+(10÷20)°С и последующего отпуска при 400-480°С в течение 1-6 ч, с обеспечением твердости более 68,0 HRC, а термоциклирование осуществляют обработкой холодом и последующим нагревом до температуры низкого отпуска. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев под окончательную закалку проводят ускоренно в соляных ваннах или посредством электронагрева до Acm+(10÷20)°C, закалку осуществляют посредством охлаждения в масле, а затем проводят термоциклирование обработкой холодом при -70°С и последующим нагревом до 100-120°С, при этом охлаждение ведут с температурой масла не выше 20°С до температуры 25-35°С. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что промежуток времени от момента извлечения изделий из охлаждающего масла до обработки холодом не превышает 15 мин. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что термоциклирование проводят с количеством циклов от двух до шести.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3-7%. В справочнике ФРГ указано, что после закалки и низкого отпуска твердость сталей типа “90Х” не превышает 64HRC (см. таблицы 3 и 4).