SU1518391A1 - Method of thermal treatment of work - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области термической обработки стали и может быть использовано в черной металлургии при изготовлении прутков. Цель изобретени  - улучшение качества путем регулировани  структуры и механических свойств по сечению заготовки. Сущность изобретени  заключаетс  в том, что осуществл ют нагрев по сечению заготовки одновременно с охлаждением его поверхности и продолжают ускоренное охлаждение после прекращени  нагрева, выдержива  в течении всего процесса обработки до температуры поверхностных слоев ниже температуры полиморфных превращений. 6 ил.The invention relates to the field of heat treatment of steel and can be used in ferrous metallurgy in the manufacture of rods. The purpose of the invention is to improve the quality by adjusting the structure and mechanical properties over the section of the workpiece. The essence of the invention is that the heating is carried out over the cross section of the workpiece simultaneously with the cooling of its surface and the accelerated cooling continues after heating is stopped, maintaining during the whole process of processing to the temperature of the surface layers below the temperature of polymorphic transformations. 6 Il.

Description

Изобретение относитс  к термической обработке стали и может быть использовано в черной металлургии при изготовлении прутков.The invention relates to the heat treatment of steel and can be used in ferrous metallurgy in the manufacture of rods.

Цель изобретени  - улучшение качества путем регулировани  структуры и механических свойств по сечению заготовки .The purpose of the invention is to improve the quality by adjusting the structure and mechanical properties over the section of the workpiece.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что согласно способу термической обработки, включающему нагрев заготовки выше температуры начала поли- превращений и ускоренное охлаждение ее поверхности, поверхность охлаждают одновременно с ее нагревом по сечению и продолжают охлаждение после прекращени  нагрева, выдержива  в течение всего процесса обработки температуру поверхностных слоев ниже температуры начала полиморфных превра- щеиий.The essence of the invention is that according to the heat treatment method, which includes heating the workpiece above the temperature of the onset of polyconversions and accelerated cooling of its surface, the surface is cooled simultaneously with its heating over the cross section and cooling continues after the termination of heating, maintaining the surface temperature during the whole process. layers below the onset temperature of polymorphic transformations.

Процесс термообработки включает два этапа; нагрев-охлаждение и последующее охлаждение при прекращении нагрева, На первом этапе при проведе- ниь наг рева-охлаждени  происходит нагрев по сечению заготовки и ее поверхностное охлаж,дение, Нагрев провод т до разогрева серцевикных слоев заготовки выше температуры начала полиморфных превращений, при этом охлаждение осуществл ют таким образом, чтобы поверхностный слой не разогрелс  выше температуры начала полиморфных превращений . При проведении первого этапа термообработки структура поверхностных слоев остаетс  без изменений, а глубинные слон претерпевают полиморфные превращени  , при этом в поверхностиых сло х наводитс  больщой температурный градиент , завис щий от соотношени  скоростей нагрева и охлаждени  тепловой массивелThe heat treatment process involves two steps; heating and cooling and subsequent cooling at the termination of heating. At the first stage, when heating and cooling is carried out, the cross section of the workpiece is heated and superficially cooled, heated. The heating is carried out before the heating of the core layers of the workpiece is heated above the onset temperature of polymorphic transformations, while cooling carried out in such a way that the surface layer is not heated above the onset temperature of polymorphic transformations. During the first stage of heat treatment, the structure of the surface layers remains unchanged, and the deep elephant undergoes polymorphic transformations, with a large temperature gradient induced in the surface layers, depending on the ratio of the heating and cooling rates of the thermal array.

(Х САд СО(X SAD CO

ности и свойств материала. На втором этапе при прекращении нагрева н про- должеш1и его ускоренного охлаждени  происходит закалка глубинных слоев, при этом структура поверхностных слоев не претерпевает структурных превращений . Таким образом, предлагаемый способ позвол ет получать издели  с высокими прочностными свойствами внут- ренних слоев при сохранении пластических свойств поверхностных слоев. Размеры незакаленной и закаленной зон завис т от величины температурного градиента, возникающего при про- ведении первого этапа термообработки соотношени  скоростей охлаждени  поверхностных и глубинных слоев заготовки и критической скорости охлаждени . Если обеспечивают скорость ох- лаждени  сердцевины больше критической скорости охлаждени , то получают изделие , закаленное по всему сечению, за исключением поверхностных слоев, Если скорость охлаждени  сердцевины меньше критической скорости охлаждени , то получают изделие, закаленное в промежуточном слое при сохранении исходной структуры в поверхностных и сердцевинных сло х, properties and properties of the material. At the second stage, when heating is terminated for the prod and its accelerated cooling, quenching of the deep layers occurs, and the structure of the surface layers does not undergo structural transformations. Thus, the proposed method allows to obtain products with high strength properties of the inner layers while maintaining the plastic properties of the surface layers. The dimensions of the non-hardened and hardened zones depend on the magnitude of the temperature gradient that occurs when the first stage of heat treatment is performed, the ratio of the cooling rates of the surface and deep layers of the workpiece and the critical cooling rate. If the core cooling rate is provided to be greater than the critical cooling rate, then a product is obtained, hardened throughout the section, except for the surface layers. If the core cooling rate is less than the critical cooling rate, then the product is obtained, hardened in the intermediate layer while maintaining the original structure core layers

На фиг. I и 4 показаны распределени  температуры по сечению цилиндрической заготовки радиусом R из доэв- тектоидной стали при проведении ее нагрева-охлаждени ; на фиг, 2 и 5 - распределение скоростей охлаждени  по сечению цилиндрической заготовки при проведении ее ускоренного охлаждени  и отношение скоростей охлажден поверхности заготовки (V), ее сердц вины (Vj.) и критической скорости охлаждени  (V ); на , 3 и 6 - распределение твердости по сечению заготовок , получаемой после проведени  термообработки.FIG. I and 4 show the temperature distribution over the cross section of a cylindrical billet with a radius R of up to e-eutectoid steel when it is heated-cooled; Figs. 2 and 5 show the distribution of cooling rates over the cross section of a cylindrical billet during its accelerated cooling and the speed ratio cooled surface of the workpiece (V), its guilt heart (Vj.) and critical cooling rate (V); 3 and 6 show the distribution of hardness over the section of the blanks obtained after carrying out heat treatment.

При проведении нагрева-охлаждени  загоювки температура поверхностных слоев поддерживаетс  ниже точки Aj, в этих сло х структура стали не претерпевает фазовых превращений и сохран етс  исходный уровень механических свойств. При проведении последующего охлаждени  заготовки происходит закалка ее внутренних слоев. Если V VKP , происходит сквозна  закалка внутренних слоев, в этом случае твердость заготовки от поверхности к центру возрастает (фиг, 3), Если с кр t происходит мартенситноеWhen conducting heating-cooling of the shutter, the temperature of the surface layers is maintained below the point Aj, in these layers the structure of the steel does not undergo phase transformations and the initial level of mechanical properties is maintained. During the subsequent cooling of the preform, the inner layers are hardened. If V VKP, through hardening of the inner layers occurs, in this case, the hardness of the workpiece from the surface to the center increases (FIG. 3). If martensitic occurs with cr t

0 50 5

00

преврат;ение н промежуточном слое из- дели (зона III на фиг, 6), а в серце- винных сло х аустенит распадаетс  с образованием феррито-цементитной смеси (зона 1У на фиг. 6), в зтом случае распределение твердости заготовки по сечению имеет вид выпуклой кривой с максимумом в промежуточном слое. Измен   соотношение скоростей нагрева и Охлаждени  и критической скорости, возможно измен ть размеры закаленных и незакаленных участков внутри заготовки и таким образом измен ть характер распределени  механических свойств по его сечению.transformation in the intermediate layer of the product (zone III in FIG. 6), and in the heart layers the austenite decomposes to form a ferrite-cementite mixture (zone IV in FIG. 6), in this case, the hardness distribution of the workpiece over the section It has the form of a convex curve with a maximum in the intermediate layer. By varying the ratio of heating and cooling rates and critical speeds, it is possible to change the dimensions of quenched and unhardened areas inside the workpiece and thus change the pattern of distribution of mechanical properties over its cross section.

При проведении внутренней закалки может быть использован электроконтактный или индукционный нагрев изделий, в качестве охладител  используютс  жидкие или газообразные закалочные среды.When conducting internal quenching, electrocontact or induction heating of products can be used; liquid or gaseous quenching media are used as coolers.

Пример, Стальной пруток диаметром 15 мм нагревают электроконтактным способом в течение 10с мощностью 40 кВт и одновременно охлаждают поверхность 15%-ным водным раствором NaCl со скоростью 1800°С/с, После отключени  нагрева пруток охлаждают до комнатной температуры со скоростью , В результате обработки структура и свойства поверхностного сло  глубиной 2,5 мм остаютс  неизменными, а сердцевина прутка приобретает мартен ситную структуру и высокие прочностные свойства.Example: A steel bar with a diameter of 15 mm is heated by the electrocontact method for 10 seconds with a power of 40 kW and at the same time the surface is cooled with a 15% NaCl aqueous solution at a rate of 1800 ° C / s. After heating is turned off, the bar is cooled to room temperature with a speed. and the properties of the surface layer 2.5 mm deep remain unchanged, and the core of the rod acquires a martensitic structure and high strength properties.

Claims (1)

Экономический эффект от применени  способа термообработки складываетс  из замены биметаллических прутков из сталей 10Х1К-08Х18Н10Т термообработан- ные прутки из углеродистой стали, |Формула изобретени The economic effect of the application of the heat treatment method consists of replacing bimetallic rods of steel 10Kh1K-08Kh18N10T, heat-treated carbon steel rods, | Способ термической обработки заготовки , преимущественно из стали, включающий нагрев материала заготовки по сечению до температуры вьппе температуры начала полиморфных превращений и ускоренное охлаждение поверхности, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества путем регулировани  структуры и механических свойств по сечению заготовки, нагрев и охлаждение осуществл ют одновременно , причем охлаждение продолжают после окончани  нагрева, при этом в про-, цессе нагрева и охлаждени  температуру поверхностных слоев поддерживают ниже температуры начала полиморфных превращений.The method of heat treatment of a billet, mainly of steel, including heating the billet material over the cross section to a temperature above the temperature of the beginning of polymorphic transformations and accelerated cooling of the surface, characterized in that simultaneously continue cooling after the end of heating, while in the pro-heating and cooling process the temperature of the surface layers is maintained below f start temperature polymorphic transformations. 1 I1 I .J5.J5 V,V, IT.IT. кр cr иксX II J- Феррит перлит Jf Мор теме и т -t- рости т I И-Мар1пенси 1J- Ferrite perlite Jf Mor theme and t-t-growth I I-Mar1pency 1 УС крUS kr Фи8.5Fi8.5 i --/-i - / - I I I II I I I I I II II Jl.jr« лгJl.jr "lg v.v. п P ,,   iispiisp Фм.9Fm.9 l- ftpum- iiefuum Мартенсит тpoc7ш Ш-Нартеиси  Ж- Тростипг сорбит Закалкаl-ftpum- iiefuum Martensite tpoc7sh Sh-Narteisi and Z-Trostip sorbitol Hardening М.6M.6 оabout