RU2383630C1 - Method of thermo-magnetic treatment of items out of alloyed die steel - Google Patents
Method of thermo-magnetic treatment of items out of alloyed die steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2383630C1 RU2383630C1 RU2008142791/02A RU2008142791A RU2383630C1 RU 2383630 C1 RU2383630 C1 RU 2383630C1 RU 2008142791/02 A RU2008142791/02 A RU 2008142791/02A RU 2008142791 A RU2008142791 A RU 2008142791A RU 2383630 C1 RU2383630 C1 RU 2383630C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic field
- treatment
- alloyed
- products
- magnetic
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке сталей и сплавов, и может быть использовано в машиностроении для повышения надежности штампов из сложнолегированных сталей при термической обработке в присутствии внешнего магнитного поля.The invention relates to metallurgy, in particular to the heat treatment of steels and alloys, and can be used in mechanical engineering to increase the reliability of dies of complex alloyed steels during heat treatment in the presence of an external magnetic field.
Получение высокопрочных, устойчивых к эксплуатационным воздействиям изделий из штамповых сталей является важнейшей задачей металловедения. Эта работа ведется по следующим направлениям: получение новых материалов и совершенствование традиционных методов их изготовления, улучшения их механических свойств. Перспективными и эффективными методами следует считать комплексное воздействие на структуру и механические свойства стали применение магнитной обработки совместно с термообработкой без изменения состава используемых сложнолегированных материалов.Obtaining high-strength, resistant to operational influences products from die steel is the most important task of metal science. This work is carried out in the following areas: obtaining new materials and improving traditional methods for their manufacture, improving their mechanical properties. Promising and effective methods should be considered a complex effect on the structure and mechanical properties of steel, the use of magnetic treatment in conjunction with heat treatment without changing the composition of complex alloyed materials.
Известен способ магнитной обработки деталей цилиндрических металлических изделий (а.с. SU. 1544815 A1, С21D 1/04, опубл. 23.02.90), включающий обработку переменным магнитным полем, вращающимся вокруг деталей из легированной стали, нагреванием с последующим охлаждением на воздухе.A known method of magnetic processing of parts of cylindrical metal products (AS SU. 1544815 A1, C21D 1/04, publ. 23.02.90), including the processing of an alternating magnetic field rotating around parts of alloy steel, heating, followed by cooling in air.
Однако вращающееся магнитное поле воздействует только на поверхностный слой деталей, поэтому необходимый результат при использовании этого способа обработки не будет достигнут, т.к. кроме снятия внутренних напряженностей в протяженных металлических изделиях цилиндрической формы других воздействий на материал не отмечается.However, a rotating magnetic field affects only the surface layer of parts, therefore, the necessary result when using this processing method will not be achieved, because in addition to relieving internal stresses in extended cylindrical metal products, no other effects on the material are noted.
Известен способ обработки инструмента из быстрорежущих и штамповых сталей (патент RU. 2009210 С1, С21D 1/04, опубл. 15.03.94), включающий магнитную обработку готовых изделий из инструментальных сталей импульсным магнитным полем. К недостаткам этого способа относится то, что ресурс инструмента, прошедшего эту обработку, будет со временем уменьшаться, т.к. полученный эффект по уменьшению комплекса механических свойств не влияет на его структурные изменения, а лишь снижает микронапряжение стали.A known method of processing tools from high speed and die steels (patent RU. 2009210 C1, C21D 1/04, publ. 15.03.94), including magnetic processing of finished products from tool steels by a pulsed magnetic field. The disadvantages of this method include the fact that the resource of the tool that has passed this processing will decrease over time, because the obtained effect of reducing the complex of mechanical properties does not affect its structural changes, but only reduces the microstress of steel.
Наиболее близким к предлагаемому способу по существенным признакам является способ термомагнитной обработки изделий из инструментальной быстрорежущей стали, включающий термическую обработку, нагрев до 540-580°С, выдержку и охлаждение в постоянном магнитном поле, после термической обработки на поверхность изделия наносят алмазоподобное покрытие, в качестве магнитного поля используют продольное магнитное поле напряженностью не менее 70 кА/м, а время выдержки при нагреве выбирают в зависимости от габаритных параметров изделия в пределах 0,25-1,25 ч. Термическая обработка включает закалку от 1210 до 1290°С с выдержкой 2-3 мин и охлаждением в масле, двухкратный или трехкратный отпуск при 540-580°С с выдержкой 1 ч и охлаждение на воздухе. (RU. 2273670, С21D 1/04, 10.04.06.)The closest to the proposed method according to the essential features is the method of thermomagnetic processing of products from tool high-speed steel, including heat treatment, heating to 540-580 ° C, exposure and cooling in a constant magnetic field, after heat treatment, a diamond-like coating is applied to the surface of the product, as magnetic field using a longitudinal magnetic field of at least 70 kA / m, and the exposure time during heating is selected depending on the overall parameters of the product within 0, 25-1.25 hours. The heat treatment includes quenching from 1210 to 1290 ° C with a soaking of 2-3 minutes and cooling in oil, double or triple tempering at 540-580 ° C with a soaking of 1 h and cooling in air. (RU. 2273670, С21D 1/04, 04/10/06.)
К недостаткам вышеописанного способа относится то, что он не дает зависимости улучшения микроструктуры изделий из легированных штамповых сталей от текстуры и ориентации в магнитном поле.The disadvantages of the above method include the fact that it does not depend on the improvement of the microstructure of alloy steel products from texture and orientation in a magnetic field.
Кроме того, при использовании известного способа не достигается получение требуемых механических свойств штамповых сталей, работающих в сложных и жестких условиях нагрузок.In addition, when using the known method, it is not possible to obtain the required mechanical properties of die steels operating in difficult and severe load conditions.
Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных свойств различного штампового инструмента, изготовляемого из сложнолегированных сталей, которое заключается в повышении их ударной вязкости и твердости по всему сечению изделий, уменьшении балла карбидной неоднородности, что приводит к увеличению ударной вязкости и твердости.The objective of the invention is to improve the operational properties of various stamping tools made of complex alloyed steels, which consists in increasing their impact strength and hardness over the entire cross section of the products, reducing the score of carbide inhomogeneity, which leads to an increase in impact strength and hardness.
Достигается это тем, что в способе термомагнитной обработки изделий из легированной штамповой стали, включающем термическую обработку и магнитную обработку в постоянном магнитном поле, магнитную обработку изделий проводят перед термической обработкой при температуре 20°С с напряженностью не менее 16,9×105 А/м с количеством циклов не менее трех и с выдержкой в каждом цикле 2 мин. Изделия ориентируют поперек или вдоль магнитного поля.This is achieved by the fact that in the method of thermomagnetic processing of alloy steel products, including heat treatment and magnetic treatment in a constant magnetic field, the magnetic treatment of the products is carried out before heat treatment at a temperature of 20 ° C with an intensity of at least 16.9 × 10 5 A / m with the number of cycles of at least three and with an exposure in each cycle of 2 minutes Products are oriented across or along a magnetic field.
Ориентированная направленность магнитного поля обеспечивает увеличение роста доменной структуры, размеры которой определяются наличием и распределением в образце неоднородностей: неметаллических включений, размеров зерен, скоплений дислокаций и т.д.The oriented directivity of the magnetic field provides an increase in the growth of the domain structure, the dimensions of which are determined by the presence and distribution of inhomogeneities in the sample: nonmetallic inclusions, grain sizes, accumulations of dislocations, etc.
Рост доменов увеличивается при возрастании времени намагничивания. Этот рост начинается у доменов, векторные намагниченности которых наиболее близки к направлению внешнего поля.Domain growth increases with increasing magnetization time. This growth begins at domains whose vector magnetizations are closest to the direction of the external field.
Образцы изделий, прошедших предлагаемый способ термомагнитной обработки, приобретают стабильность физико-механических свойств за счет повышения сопротивления материалов хрупкому, усталостному и динамическому разрушениям, обеспечивающих им длительную устойчивость к эксплуатационным воздействиям даже в сложных и жестких условиях нагрузки. Предлагаемый способ существенно снижает необходимость использования большого количества готовых изделий, увеличению ресурса их эксплуатации в 2-3 раза.Samples of products that have passed the proposed method of thermomagnetic processing, gain stability of physical and mechanical properties by increasing the resistance of materials to brittle, fatigue and dynamic fracture, providing them with long-term resistance to operational influences even in difficult and severe load conditions. The proposed method significantly reduces the need to use a large number of finished products, increase the resource of their operation by 2-3 times.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что изделия до термообработки подвергают намагничиванию в магнитных полях, силовые линии которых направлены вдоль или поперек прокатки образцов. Количество циклов и времени магнитной обработки выбирают в зависимости от марки стали в пределах до 3 циклов с выдержкой по 2 минуты.Comparative analysis with the prototype shows that the inventive method is characterized in that the products are subjected to magnetization in magnetic fields prior to heat treatment, the lines of force of which are directed along or across the rolling of the samples. The number of cycles and the time of magnetic processing is selected depending on the steel grade within up to 3 cycles with a shutter speed of 2 minutes.
Проверка соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня показала, что изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, т.к. из последнего не выявлено влияния предписываемых изобретением преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками на достижение технического результата.Verification of the conformity of the claimed invention to the requirement of an inventive step showed that the invention does not explicitly follow from the prior art for a specialist, since from the latter, no effect of the transformations prescribed by the invention, characterized by significant features distinctive from the prototype, on the achievement of the technical result was not revealed.
Эффект от предлагаемой термомагнитной обработки является необратимым и лежит в основе изменения структуры металла изделия по всему сечению.The effect of the proposed thermomagnetic treatment is irreversible and underlies the change in the structure of the metal product over the entire cross section.
Пример осуществления способаAn example of the method
Предлагаемый способ термической обработки опробован на образцах из штамповой легированной стали 4Х5В2ФС размером 30×30×70 мм, вырезанных из калиброванного прутка. Химический состав стали соответствует ГОСТ 5950-73 термической обработке штампов для горячей штамповки. Ударную вязкость определяли по ГОСТ 9454-78. Намагничивание образцов осуществляли, используя лабораторный электромагнит СП58Б.The proposed method of heat treatment was tested on samples of stamped alloy steel 4X5V2FS with a size of 30 × 30 × 70 mm, cut from a calibrated bar. The chemical composition of steel corresponds to GOST 5950-73 heat treatment of dies for hot stamping. Impact strength was determined according to GOST 9454-78. The samples were magnetized using a laboratory electromagnet SP58B.
Образцы из штамповой стали, взятые в отожженном состоянии, первоначально подвергают магнитной обработке при температуре 20°С вдоль или поперек направления прокатки в магнитном поле напряженностью не менее 16,9×105 А/м, а время намагничивания зависит от марки стали и выбирается не менее трех циклов с выдержкой по 2 минуты. После чего образцы стали проходят термообработку, закалку при температуре 1080°С, с подогревом 880°С, охлаждение в масло, промывку и двукратный отпуск при температурах 580°С и 540°С с временем выдержки по 1 часу.Samples of die steel, taken in the annealed state, are initially subjected to magnetic treatment at a temperature of 20 ° C along or across the direction of rolling in a magnetic field with a strength of at least 16.9 × 10 5 A / m, and the magnetization time depends on the steel grade and is not chosen less than three cycles with a shutter speed of 2 minutes. After that, the steel samples undergo heat treatment, quenching at a temperature of 1080 ° C, heated to 880 ° C, cooling to oil, washing and double tempering at temperatures of 580 ° C and 540 ° C with a holding time of 1 hour.
Термическая обработка проводилась одновременно образцов, прошедших магнитную обработку, и образцов, ее не проходивших. Результаты изменения твердости и ударной вязкости от режимов термомагнитной обработки сталей в зависимости от ориентации образцов в магнитном поле представлены в таблице.Heat treatment was carried out simultaneously for samples that underwent magnetic treatment, and samples that did not pass. The results of changes in hardness and toughness from the thermomagnetic treatment of steels depending on the orientation of the samples in a magnetic field are presented in the table.
Проведенные испытания образцов стали, имеющих направление деформации в направлении прокатки, показали, что максимальный эффект от предложенного способа обработки наблюдается, когда ориентация их в магнитном поле происходит в поперечном направлении текстуры (волокон).Tests of steel samples having a direction of deformation in the rolling direction showed that the maximum effect of the proposed processing method is observed when their orientation in a magnetic field occurs in the transverse direction of the texture (fibers).
При устранении намагничивающего поля не происходит возврата в исходное положение.Upon elimination of the magnetizing field, there is no return to the initial position.
В результате реализации предлагаемого способа термомагнитной обработки полученная мелкодисперсная структура с более низким уровнем напряженности имеет высокую ударную вязкость и увеличивающуюся твердость, что обеспечивает высокое качество получаемых изделий и повышение их эксплуатационной стойкости в 2-3 раза.As a result of the implementation of the proposed method of thermomagnetic processing, the resulting finely dispersed structure with a lower level of tension has a high impact strength and increasing hardness, which ensures high quality of the products and increase their operational resistance by 2–3 times.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008142791/02A RU2383630C1 (en) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | Method of thermo-magnetic treatment of items out of alloyed die steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008142791/02A RU2383630C1 (en) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | Method of thermo-magnetic treatment of items out of alloyed die steel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2383630C1 true RU2383630C1 (en) | 2010-03-10 |
Family
ID=42135234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008142791/02A RU2383630C1 (en) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | Method of thermo-magnetic treatment of items out of alloyed die steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2383630C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2639167C2 (en) * | 2013-02-04 | 2017-12-20 | Зе Боинг Компани | Method and device for forming heat-treated material |
| US9993946B2 (en) | 2015-08-05 | 2018-06-12 | The Boeing Company | Method and apparatus for forming tooling and associated materials therefrom |
| RU2817275C1 (en) * | 2023-06-29 | 2024-04-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Method of thermomagnetic treatment of steel products |
-
2008
- 2008-10-28 RU RU2008142791/02A patent/RU2383630C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2639167C2 (en) * | 2013-02-04 | 2017-12-20 | Зе Боинг Компани | Method and device for forming heat-treated material |
| US9930729B2 (en) | 2013-02-04 | 2018-03-27 | The Boeing Company | Method and apparatus for forming a heat-treated material |
| US9993946B2 (en) | 2015-08-05 | 2018-06-12 | The Boeing Company | Method and apparatus for forming tooling and associated materials therefrom |
| RU2817275C1 (en) * | 2023-06-29 | 2024-04-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Method of thermomagnetic treatment of steel products |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | Effect of retained austenite on the fracture toughness of quenching and partitioning (Q&P)-treated sheet steels | |
| Akhbarizadeh et al. | Effects of applying an external magnetic field during the deep cryogenic heat treatment on the corrosion resistance and wear behavior of 1.2080 tool steel | |
| Ghasemi-Nanesa et al. | Simultaneous enhancement of strength and ductility in cryogenically treated AISI D2 tool steel | |
| Ozturk et al. | Strain hardening and strain rate sensitivity behaviors of advanced high strength steels | |
| Tukur et al. | Effect of tempering temperature on mechanical properties of medium carbon steel | |
| Nanesa et al. | Influence of prior cold deformation on microstructure evolution of AISI D2 tool steel after hardening heat treatment | |
| Kandpal et al. | Effect of heat treatment on properties and microstructure of steels | |
| Chi et al. | Effect of cryogenic treatment on properties of Cr8-type cold work die steel | |
| Sivam et al. | Study on Microstructural Characteristics and Mechanical Behaviour of AISI1050 Steel under Various Heat Treatments | |
| Dauda et al. | Effects of various quenching media on mechanical properties of annealed 0.509 Wt% C–0.178 Wt% Mn steel | |
| Mehrabi et al. | Improvement of AISI 4340 steel properties by intermediate quenching–microstructure, mechanical properties, and fractography | |
| Šolić et al. | Improvement in abrasion wear resistance and microstructural changes with deep cryogenic treatment of austempered ductile cast iron (ADI) | |
| Giordani et al. | Mechanical and metallurgical evaluation of carburized, conventionally and intensively quenched steels | |
| Joshua et al. | Effects of Various Quenching Media on the Mechanical Properties of Inter–Critically Annealed 0.267% C-0.83% Mn Steel | |
| RU2383630C1 (en) | Method of thermo-magnetic treatment of items out of alloyed die steel | |
| ODVISNOSTI et al. | Study of the properties and structure of selected tool steels for cold work depending on the parameters of heat treatment | |
| Putra et al. | Effect of sub zero treatment on microstructures, mechanical properties, and dimensional stability of AISI D2 Cold work tool steel | |
| Liu et al. | Effect of deep cryogenic treatment on mechanical properties and microstructure of the tool steel CR7V for hot stamping | |
| Adetunji et al. | Microstructures of mild steel spring after heat treatment | |
| Güler et al. | Effect of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of 30MnB5 boron steel | |
| Chen et al. | Study of TRIP-aided bainitic ferritic steels produced by hot press forming | |
| Baday et al. | Analysis of spheroidized AISI 1050 steel in terms of cutting forces and surface quality | |
| Leiro et al. | Fatigue of 0.55 C-1.72 Si steel with tempered martensitic and carbide-free bainitic microstructures | |
| Klevtsov et al. | Strength and fracture mechanisms of nanostructured metallic materials under single kinds of loading | |
| Abubaker et al. | Investigation Of The Effect Of Temperature And Time Of Case Hardening On The Mechanical Properties And Microstructure Of Low Carbon Steel (AISI 1020) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131029 |