SU659100A3 - Способ определени параметров термической обработки и деформировани - Google Patents

Description

ристик материала (твердости) в том же направлении I. Однако такой способ позвол ет определить оптимальные услови  обработки лишь по одному параметру - твердости,  вл ющейс  функцией скорости охлаждени . Цель изобретени  - одновре1менно вы вить несколько оптимальных параметров режима технологической обработки,  вл ющих с  функцией нескольких, предпочтительно двух характеристик, с помощью одного лишь образца, т.е. просто, быстро и точно определить оптимальные режимы технологии с применением минимума материалов дл  исследований и энергии. Дл  этого в пробе, вз той из материала, дл  которого должна быть применена устанавливаема  технологи , или же в среде, наход щейс  во взаимодействии с названной пробой, по крайней мере, по трем различным направлени м провод т обработку с трем  различными, переменными характеристиками одновременно или последовательно . После проведени  такой обработки образец исследуют путем измерени  параметров ,  вл ющихс  функцией этих характеристик , и вы вл ют диапазон наиболее благопри тных режимов обработки. Исследование можно повторить с изменением тех же характеристик на одном и том же образце, но при изменении их в уже установленно.м оптимально.м диапазоне, что повышает точность подбора параметров ббраоотки . Таким образом одно- или многократное повторение исследований способствует установлению оптимума технологических параметров и их допустимого рассе ни . Соответственно этому технологи  .может быть осуществлена с учето.м определ емых вышеописанны .м образом величин параметров, или же их рассе ни . Целесообразно обрабатывать образцы с переменными характеристиками в материале , дл  которого должна быть применена устанавливаема  технологи , во взаимно перпендикул рных направлени х, так как определенные комбинации, соответствующие неоднородност м двух или трех параметров, могут быть затем очень просто св заны с каждой отдельной точкой исследуемого образца . Ниже описан способ получени  неоднородности термообработкой или же деформированием . Согласно предлагаемому способу на образце, изготовленный из исследуемого материала, в известном направлении воздействуют различными температурами, неоднородность температурного распределени  определ етс  в ходе термообработки или же при необходимости испытуемый образец до или после термообработки подвергаетс  посто нно измен ющейс  степени деформации. Вследствие того, что градиенты неоднородных термообработок или деформировани  внутри того же самого испытуемого образца располагают по отношению один К другому под определенными углами, преимущественно под 90°, на единственном испытуемом образце могут быть получены многочисленные комбинации параметров термообработки и/или деформировани . Так как с помощью соответствующих измерений могут быть определены градиенты всех температурных распределений или же в направлеНИИ характеристических величин деформаций , то комбинаци  параметров, приложенных к любой точке испытуемого образца, может быть легко считана с помощью подход щей дл  данного образца координатной системы, котора  располагает ос ми, св занными с градиентами, совпадающими по направлению и масштабу. Точность способа может быть повышена тем, что в ходе исследовани  способ повтор ют еще раз при уменьшенных абсолютных значени х градиентов на одном испытуе.мо.м образце, исходное состо ние которого идентично с исходным состо ние.м образца при предыдущем испытании. Точность способа гарантирована тем, что комбинации параметров , относ щиес  к соответствующему состо нию практически правильной технологии , т.е. те случаи, где термообработки и/или деформирование рассматриваютс  как однородные, могут быть приближены методически с любой точностью. На фиг. 1 дана принципиальна  схема устройства дл  одномерной неоднородной термообработки; на фиг. 2 и 3 - схемы устройства дл  получени  температурных градиентов; на фиг. 4 - график результатов обработки по примеру 6; на фиг. 5 - образец после обработки по примеру 6. Пример 1. С помощью токопроводных зажимных клемм 1 и 2 испытуемый образец 3, состо щий из пластин, включаетс  в цепь тока нагрева и подвергаетс  неоднородной термообработке. Начальное напр жение вдоль продольной оси испытуемого образца 3 (направление неоднородности совпадает с продольной осью) измер ют с помощью чувствительного термометра 4, который перемещаетс  вдоль шкалы 5 с делени ми и в любом месте продольной оси может быть приведен в соприкосновение с испытуемым образцом 3. С помощью датчика 6 температуры управл ют регул тором температуры (на чертеже не показан). Температурное распределение по своей природе может быть измерено любым другим способом, например, термистором, пирометром, тепловым мелом или красками и так далее. Испытуемый образец 3 нагреваетс  протекающим электрически.м током, причем вследствие посто нного уменьщени  ширины вдоль его продольной оси получаетс  неоднородное распределение температуры. Температура клеммы 1 поддерживаетс  посто нной с помоодью охлаждени  протекающей водой . Место соприкосновени  испытуемого образца 3 с датчиком 6 температуры можно нагревать на систематическую ошибку любой температуры, регулируемую или же застабилизированную температурным регул тором . Распределение температуры в образце 3 между двум  точками равной температуры в разреженном пространстве зависит лишь от соотношени  теплопроводности и теплоизлучени . Так, например, идеальна  структура изготовленного из пластин испытуемого образца дл  любой неоднородности может быть определена расчетным путем. Устройство (фиг. I) может примен тьс  в частности дл  исследовани  вли ни  или же вли ний от простых термообработок, при которых желаема  температура гермообработки должна быть достигнута преимущественно с высокой скоростью нагрева, например при исследовании перекристаллизации. С помощью этого устройства можно определить, например, оптимальные параметры дл  нагрева при перекристаллизации испытуемых образцов, изготовленных из никелевой пластины , имеющих следующие габаритные размеры: длина 208 мм (использованна  измеренна  длина 150 мм), толщина пластины 0,2 мм, причем уменьшение расширени  вдоль продольной оси испытуемого образца происходит линейно с 30 мм до 20 мм. Температура испытуемого образца между токопровод щими зажимными клеммами колеблетс  в разреженном пространстве при давлении- в границах 450-720 С вдоль его продольной оси. Неоднородность температуры вдоль продольной оси испытуемого образца измер етс  двигающимс  вдоль продольной оси или же наход щимс  посто нно в контакте с испытуемым образцом термоэлементом . Температурна  зависимость твердости и структуры внутри вышеприведенных температурных границ может быть определена на испытуемом образце с точностью более чем ±5°С. . Ооласть температур, принимаема  во вни мание дл  оценки, может быть исследована с повышенной точностью на испытуемом образце в том же исходном состо нии, в котором неоднородность температуры в пересчете на единицу длины из-за уменьшени  ширины испытуемого образца в пересчете на единицу длины постепенно уменьшаетс . Оптимальна  температура термообработки или же допустимое ее рассто ние могут быть так же с любой точностью приближены или определены . Далее провод т эксперименты, в которых количество получаемой информации увеличилось вследствие того, что испытуемый образец, изготовленный из пластин и подвергшийс  неоднородной термообработке, до и/или после неоднородной термообработки подвергаетс  дополнительно в области однородных температур термообработке или же однородной деформации. Пример 2. С помощью устройства по фиг. 2 и 3 получают многочисленные комбинации термообработок при двух различных значени х температуры на изготавливаемых из пластины испытуемых образцах одинакового качества, и устанавливают оптимальные комбинации температур или же допустимое рассе ние температур термообработки . Испытуемый образец 7 находитс  внутри однородного 8 и неоднородного 9 обогреваемых нагревательных элементов. Распределение температур в направлении продольной оси испытуемого образца, которое может иметь любую неоднородность, получают наложением воздействи  нагревательных элементов 8 и 9. По окончании желательного времени термообработки образец 7 вынимают из печи, после любого охлаждени  поворачивают вокруг оси, наклоненной к его плоскости преимущественно на 90° и снова ввод т в печь с желательным температурным распределением . Таким образом, в образце 7 создаетс  известное неоднородное распределение тем пературы в направлении,наклоненном к прежнему направлению проходившей до этого термообработки. После окончани  термообработки образец 7 можно удалить из печи. Вследствие двойной последовательной неоднородной термообработки к каждой отдельной точке испытуемого образца могут быть применены все температурные комбинац („ Qg термообработок. Температурные комбинации, принадлежащие отдельным точкам , могут быть определены с помощью приведенной в соответствие с испытуемы.м образцом координатной системы. На оси координатной системы нанос т измеренные в направлении температурных градиентов распределени  температур, соответствуюихие по направлению и масщтабу. Отдельные комбинации температур могут быть определены как точки пересечени  пр мых, параллельных к направлени м обоих термообработок. fг г то есть изотерм термообработок. До, во врем , между и/или после обеих вышеописанных термообработок испытуемый образец может в области однородного распределени  температур как угодно долго нагреватьс  и как угодно деформироватьс . Точность определени  параметров повышаетс , если величины неоднородности (стей) в пересчете на единицу длины уменьщаетс , а процесс испытани  повтор етс  с образцом одинакового исходного состо ни  в рассматриваемых област х с целью исследовани  до нужного значени .

Пример 3. В данном примере описываетс  способ дл  определени  большого количества параметров термообработки и деформации , согласно которому производ т неоднородные термообработку и незначительные неоднородные деформации (1 -10%) над исп 1туемыми пластинчатыми образцами.

Испытуемый образец в виде пластины деформируют на направл ющих валках вертикально в переменных границах, неоднородно , причем вальцовочна  пара сжимаетс  на концах с различной силой. Испытуемый образец до, во вре.м  и после неоднородной деформации неоднородно разогреваетс  в устройстве (фиг. 2) такого типа, что направление градиента температуры образует угол 90°, измеренный в плоскости пластины, с направлением градиента неоднородности деформации .

По окончании операций комбинации параметров термообработки и деформации, принадлежащие област .м или же точкам, имеющим значение дл  цели исследовани , и определенные при испытании материала, определ ют с помощью координатной системы, приведенной в соответствие с испытуемым образцом, на оси которой были нанесены характерные дл  неоднородностей величины, соответствующие им по направлению и масштабу .

Точность определени параметров может быть повышена благодар  дальнейп ему систе .матическому последовательному уменьшению неоднородностей.

Испытуемый образец может быть так же до, во врем , между и/или после неоднородных операций деформации и термообработки подвергнут любому однородному процессу нагревани  или же деформаци.ч.

Пример 4. Оптимизаци  термообработки или св занной с термообработкой технологии деформации проволок, труб, полос или профилей может производитьс  предлагае .мым способом, когда испытуемые образцы зажимают соответствующими крепежны.ми приспособлени ми, преимущественно в форме пр моугольной рещетки параллельно один другому, и образованные подобным образом решетки обрабатывают, сохран   последовательность р дов элементов решетки, по примеру 3. Дл  неоднородной деформации решетки отдельные ее элементы изымают , вследствие чего каждый элемент решетки деформируетс  в различной степени (выт гиваетс , вальцуетс  и так далее) и, наконец , снова вводитс  в решетку. Опыт оценивают , как в примере 3.

Пример 6. Коэрцитивна  сила и средн   величина зерен магнитном гких стальных полос наход тс  под воздействием обезуглероживающей термической обработки, критической деформации, а также термической обработки с целью увеличени  размера зерен .

Дл  определени  зависимости между свойствами материала и характеристиками технологических обработок образцы подвергают градиентным обработкам в трех взаимно перпендикул рных направлени х. Ниже приведены технологические параметры , рассматриваемые как градиенты.

1)Обезуглероживающа  термическа  обработка при 600-850°С, выдержка 5 ч.

2)Критическа  деформаци , степень 2--15%.

3) Термическа  обработка с целью увеличени  размера зерен при 600-960°С, выдержка 2 ч.

Цель опытов - получение материала толщиной 4 мм с коэрцитивной силой, равной менее 1 Э, из магнитном гкой стальной полосы толщиной 7 мм.

Состав; 0,06% Си; 0,08% Сг; 0,05% С; 0,050 А1; 0,42% Мп; 0,03% Si; 0,009% S; 0,009% Р; остальное - Fe. Размеры 100 X 200 X 7 мм количество образцов - 10. 10 испытуемых образцов одинаковых размеров на рассто нии.20 мм один от другого расставл ют в держателе, который вместе с образцами номещают в печь с градиентны.м распределением температуры так, чтобы

вдоль нормали испытуемых образцов создавалось постепенно возрастающее распределение температуры.

Нагревательна  систе.ма печи регулируетс  так, что те.мпература первого ,испытуемого образца находитс , в изотермической плоскости дл  температуры 600°С, а температура дес того испытуемого образца - в изотермической плоскости дл  850°С. Обезуглероживающа  тер.мическа  обработка проводитс  при нормальной атмосфере в течение 5 ч.

Носле термической обработки 10 испытуемых образцов однородной деформацией прокатывают до конечной толщины, равной 4,3 мм и снова обрезают до первоначальных размерив. После этого образцы подвергают

светлому отжигу в атмосфере аргона в течение 2 ч при 710°С.

Затем образцы деформируют в различной степени на двухвалковом прокатном стане , где можно измен ть угол между двум 

ОСЯМИ двух валов.

Оси валов устанавливают так, чтобы во врем  прокатки каждый испытуе.мый образец вдоль 100-миллиметровых боковых граней уменьшал толщину, плавно измен ющуюс  от 3,75 мм до 4,2 м.м. Следовательно, степень холодной деформации составл ла 2-15%. Прокатке подвергаютс  все 10 образцов .

Claims (4)

1. После деформации перпендикул рно направлению градиента деформации провод т градиентное распределение температуры при термической обработке с целью укрупнени  зерен. Все испытуемые образцы накладывают один на другой и соедин ют, а затем помещают в печь с соответствующим градиентным распределением температуры так, чтобы направление температурного градиента было параллельно 200-миллиметровой грани образца. Нагревательную систему печи регулируют так, что один конец образца попадает в изотермическую плоскость дл  600°С, а другой конец - в изотермическую плоскость дл  960°С. Термическа  обработка осуц ествл етс  в атмосфере аргона в течение 2 ч. Эффект обезуглероживающей термической обработки неоднородным распределением температуры, вли ющей на содержан-ие углерода, показан на фиг. 4. Температура представлена кривой Т, распределение содержани  углерода - кривой С и характеристическа  нумераци  испытуемых образцов в термообрабатывающей печи - абсциссой . На фиг. 5 показан испытуемый образец, который во врем  обезуглероживани  градиентным распределением был бы подвергнут термической обработке при 780°С. Это дает однобременно двухмерное сечение трехмерной градиентной обработки. При сравнении с фиг. 4  сно видно, что температура обезуглероживани  обеспечивает минимальное значение содержани  углерода . На фиг. 5 показан эффект градиентного распределени  с переменным значением, произведенный на величину зерен или на их укрупнение. Как распределение углерода, так и величина зерен играют значительную роль в образовании коэрцитивной силы, так как коэрцитивна  сила пр мо пропорциональна содержанию углерода и обратно пропорциональна величине зерен. Таким образом, области параметров, цениые с технологической точки зрени , определ ютс  на этой основе. Распределение величины зерен., других двухмерных сечений, полученных после обезуглероживающей термической обработки, аналогично вышеизложенному, однако максимальна  величина зерен немного меньще. Следовательно, коэрцитивна  сила после обезуглероживающей термической обработки (780°С) будет минимальной, т. е. она возрастает как при повышении, так и при понижении температуры. 6 0 На основе оценки обезуглероживающей градиентной обработки с помощью выщеизложенных принципов и с учетом технологических возможностей получены следующие оптимальные технологические значени  параметров исследуемого материала с коэрцитивной силой менее 1 Э. Температура обезуглероживающей термической обработки780°С Степень критической деформации7% Температура термической обработки дл  укрупнени  зерен820°С. Формула изобретени  1.Способ определени  параметров термической обработки и деформировани ,  вл ющихс  функцией нескольких характеристик, путем обработки исследуемого образца с измен ющейс  характеристикой в одном направлении , например по длине образца, с последующим измерением исследуемого параметра , отличающийс  тем, что-, с целью сокращени  затрат времени и повьпиени  точности вы влени  оптимальных значений -исследуемых параметров технологической обработки , тот же самый образец обрабатывают дополнительно с другой, по крайней мере, одной измен ющейс  характеристикой в другом направлении, например по щирине образца , после чего производ т измерение исследуемых параметров.
2. 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что обработку образца с измен ющимис  характеристиками ведут по взаимно перпендикул рным направлени м.
3. 3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что обработку образца с измен ющимис  характеристиками провод т одновременно.
4. 4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что обработку образца с измен ющимис  характеристиками провод т последовательно . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Гудремон Э. Специальные стали, М., Металлургиздат, 1959, т. 1, с. 337-338.

   Т/с

   JI IIIL

   1 г 3 t

   .2

   С-ррт

   fOO

   JW

   гоо

   JL

   5 6 7

   8 9 W Фиг.

   т/с

   96

   600 .

   .f.

   j .V Г

   г 1.. t

   Уч -..r.-:.,; .Yi

   .;:- / v:V:i

   #- I- (,:-л ;v .

   .::.

   Ш

   К e /с

   Фиг. 5