SU1752790A1 - Способ деформационно-термической обработки стали - Google Patents

Abstract

Сущность: заготовку стали 25ХГТ диаметром 90 мм, высотой 150 мм деформируют на прессе осадкой при 1100°С до высоты 50 мм (обжатие 8%), помещают в ванну с- расплавом солей при 650°С, выдерживают 30 мин до конца перлитного превращени  и охлаждают на воздухе, 1 табл., 1 ил.

Description

Изобретение относиУс  к металлургии, а именно к деформационно-термическому производству поковок, и может быть использовано дл  улучшени  механических свойств, в частности сопротивлени  хрупкому разрушению т жело нагруженных деталей машин, например шестерен из малоуглеродистых экономнолегированных сталей.

Повышение сопротивлени  хрупкому разрушению возможно за счет высокотемпературной термомеханической обработки (ВТМО). Дл  осуществлени  ВТМО требуютс  специальные средства ускоренного охлаждени  (закалки) деформированного аустенита, а полученна  таким способом сталь обладает высокой твердостью (HRC40), что затрудн ет ее дальнейшую обработку резанием или холодную деформацию .

Известен способ, согласно которому среднеуглеродистую легированную сталь марки 50X3 подвергают двухступенчатой

деформации прокаткой вначале при 1100- 980°С, затем при 790-820°С Агз-(Агз+30)°С за 5-8 пропусков с частными обжати ми 15-20%, охлаждению на воздухе до температуры (An-20)-(Ari-50)°C (650-700°С) и выдерживают при этой температуре до конца перлитного превращени .

Недостатком известного способа  вл етс  многократное деформирование с небольшими разовыми обжати ми и сравнительно медленное охлаждение на воздухе от температуры конца прокатки до температуры изотермической выдержки, что обуславливает существенный градиент температуры по толщине проката, частичную рекристаллизацию и соответствующее различие структуры и механических свойств (например, твердости).

Целью изобретени   вл етс  повышение ударной в зкости и однородности свойств по толщине поковок.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу деформационно-термичеXI

сл ю XI о о

ской обработки стали, включающему гор чую пластическую деформацию, охлаждение до температуры перлитного превращени  и изотермический отжиг, деформацию осуществл ют в три стадии: сначала с разовым обжатием 60-70%, затем 20-30% при Асз+(20-50)°С, а охлаждение до температуры перлитного превращени  производ т со скоростью, при которой сохран етс  структура деформированного аустенита до начала изотермической выдержки.

Больша  первична  деформаци  60- 70% обеспечивает сравнительно мелкое ре- кристаллизованное аустенитное зерно (30-50 мкм), вторична  деформаци  20- 30% при 950-1000°С (Асз+(ЮО-150)°С приводит к дальнейшему измельчению аустенитного зерна (10-20 мкм), однородного по всему поперечному сечению, а окончательна  деформаци  7-10% при 820-870°С Асз+(20-50)0С ведет к образованию полигональной субструктуры, Быстрое охлаждение стали от температуры конца деформации до температуры изотермической выдержки обеспечивает сохранение мелкозернистой, полигонизованной структуры деформированного аустенита и дисперсное строение феррито-перлитной структуры после изотермического превращени , что обуславливает достижение высоких значений ударной в зкости стали.

- Первична  деформаци  при температуре выше 1100°С и вторична  выше 1000°С в результате интенсивного роста аустенитного зерна приводит к снижению ударной в зкости и сопровождаетс  значительным окалинообразованием. Снижение этих температур (менее 1050 и 950°С) как и увеличение степени деформации (более 70 и 30%) соответственно ведет к повышенному износу инструмента, а уменьшение степени деформации (менее 60 и 20%) - к большой неоднородности распределени  температуры и соответственно твердости по сечению поковок,

. Повышение температуры (более 870°С) и степени конечной деформации (более 10%) приводит к процессу динамической рекристаллизации и поэтому к снижению ударной в зкости, а понижение температуры (менее 820°С и степени деформации (менее 7%) - к образованию  чеистой субструктуры с высокой плотностью дислокаций , неравномерной по толщине поковки, что ведет к ухудшению обрабатываемости резанием и неоднородности свойств (твердости ).

Охлаждение до температуры перлитного превращени  производитс  со скоростью , при которой сохран етс  структура

0

5

деформированного аустенита до начала изотермической выдержки, что необходимо дл  образовани  мелкозернистой феррито-перлитной структуры и достижени  высоких значений ударной в зкости стали .

Охлаждение с меньшей скоростью приведет к снижению плотности дислокаций в аустените, как следствие, к меньшей дисперсности перлита и соответственно к снижению ударной в зкости стали.

Охлаждение с большей скоростью вызовет значительный перепад температуры и соответственно большие различи  в структуре и твердости по толщине поковок .

На чертеже представлена диаграмма

изотермического превращени  аустенита

стали 2ХГТ и температурно-временные схе0 мы обработок предлагаемым способом (1) и

известным (2).

Пример. Заготовку стали 25ХГТ (0,26% С, 1,1% (Ж 0,9% Мп, 0,02% Ti) диаметром 90 мм, высотой 150 мм деформируют на прессе осадкой при 1100°С до высоты 50 мм (обжатие 67%), штампуют при 980°С с обжатием 25%, а затем провод т прошивку отверстий и обрубку обло  при 850°С (обжатие 8%) и сразу же помещают в ванну с расплавом солей при 650°С, где выдерживают 30 мин до конца перлитного превращени .

Врем  до начала перлитного превращени  в области минимальной устойчивости деформированного переохлажденного аустенита стали 25ХГТ составл ет 10 с, что обусловило скорость охлаждени  от температуры конца деформации приблизительно 50°С/с. Из заготовок вырезают образцы дл  испытани  на ударную в зкость, а также темплеты дл  измерени  твердости по толщине поковки. Твердость стали после такой обработки по всей толщине была в пределах 160-163 НЕЈа ударна  в зкость 200 Дж/см.

Аналогично описанной обработке провод т обработку по режимам, температурно- деформацирнные параметры которых соответствуют предлагаемым, а также выход т за предлагаемые пределы.

Режимы обработок и результаты испытаний приведены в таблице.

Как показано в таблице, обработка стали 25ХГТ по режимам в пределах предлагаемого способа обеспечивает высокие 5 значени  ударной в зкости (205-210 Дж/см2) и незначительные различи  твердости на поверхности и в центре поковок. Обработка по вариантам, выход щим за пределы предлагаемого способа так же, как обработка по известному варианту привод т к снижению

5

0

5

0

5

0

ударной в зкости и большему различию твердости на поверхности и в центре.

Таким образом, предлагаемый способ обработки в сравнении с прототипом позвол ет достичь максимальные значени  удар- ной в зкости и практически одинаковую твердость по толщине поковок.

Достигаемый комплекс механических свойств на ниэкоуглеродистой экномноле- гироваиной стали обеспечивает хорошую обрабатываемость резанием, а изготовленные шестерни после обычно примен емых цементации и закалки с низким оптуском обладают повышенным служебными характеристиками, что обус- лавливает экономический эффект предлагаемой деформационно-термической обработки. Кроме того, эта обработка  вл етс  энергосберегающей, так как при этом устран етс  обычно примен ема  нор-

мализаци  поковок с отдельного нагрева до 950-1000°С.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ деформационно-термической обработки стали, включающий гор чую пластическую деформацию, с проведением первой ее стадии при температуре Асз+(ЮО-250)°С, охлаждение до температуру перлитного превращени  и изотермический отжиг, отличающийс  тем, что, с целью повышени  ударной в зкости и однородности свойств по толщине, деформацию осуществл ют в три стадии с разовыми обжати ми, 60-70% на первой стадии, затем 20-30% при Асз+000-150)°С и 7-10% при Асз+(20-50)0С, а охлаждение до температуры перлитного превращени  производитс  со скоростью, при которой сохран етс  структура деформированного аустенита до начала изотермической выдержки.

   Примечание. Температура критической точки Дс 850 С.

   Деформации по вариантам 1-10 осущестэл ют однократно, а по варианту (прототип) - за 5 раз при первичной и 3 раза при вторичной обработке с частными обжати ми 15-18%.

   Ш

   т