способ закалки изделий из сталей и сплавов
Классы МПК: | C21D1/20 изотермическая закалка, например получение бейнита C21D1/25 закалка в сочетании с отпуском при температуре между 300° C и 600° C, те термическое улучшение качества C21D6/00 Термообработка сплавов на основе железа C21D6/04 закалка путем охлаждения ниже 0°C |
Автор(ы): | Муравьев В.И., Чернобай С.П., Лончаков С.З., Марьин Б.Н., Кобалдин Ю.Г. |
Патентообладатель(и): | Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-01-18 публикация патента:
10.08.2002 |
Изобретение относится к термической обработке деталей и сплавов и может быть использовано в авиационной, аэрокосмической и других отраслях промышленности. Техническим результатом является повышение качества готовых изделий. Для достижения технического результата изделия нагревают в печи до температуры 260-280oС, выдерживают при этой температуре в течение 3 ч и охлаждают на воздухе. Осуществляют нагрев изделий до температуры закалки, соответствующей марке стали. Изделия из сталей с конечной температурой закалки, не превышающей 900-1000oС, например марки 30ХГСНМА-ВД, ВНС-2, ВНС-5, нагревают до температуры закалки и выдерживают при этой температуре. Изделия из сталей с конечной температурой закалки, превышающей 900-1100oС, например марки Р18, нагревают в расплавленной соляной ванне сначала до температуры, не превышающей 900-1100oС, и выдерживают до полного прогрева. Затем эти изделия переносят в расплав хлорбариевой соляной ванны, нагревают в ней до конечной температуры закалки, соответствующей данной марке стали, и выдерживают при этой температуре. Изотермическую закалку изделий из сталей и сплавов проводят при температуре, соответствующей верхнему интервалу бейнитного предпревращения. Обработку холодом деталей ведут в псевдоожиженном слое сыпучих материалов, охлажденных незамерзающей средой (например, жидким азотом), до температуры, соответствующей максимуму превращения аустенита в мартенсит. Далее производят отпуск (старение) изделий. 3 з.п. ф-лы.
Формула изобретения
1. Способ закалки изделий из сталей и сплавов, включающий нагрев изделий до температуры закалки, выдержку при этой температуре, изотермическую закалку в расплавах солей, обработку холодом и отпуск, отличающийся тем, что ведут нагрев изделий до 260o-280oС, обезвоживают при этой температуре в течение 3 ч, затем осуществляют нагрев изделий до конечной температуры закалки соответствующей марки стали, а изотермическую закалку проводят при температуре, соответствующей верхнему интервалу бейнитного "предпревращения". 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев изделий до конечной температуры закалки проводят до температуры, не превышающей 900-1100oС. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев изделий осуществляют ступенчато: сначала до температуры, не превышающей 900-1100oС, а затем до конечной температуры закалки соответствующей марки стали. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку холодом ведут в псевдоожиженном слое сыпучих материалов, охлажденных незамерзающей средой, например жидким азотом, до температуры, соответствующей максимуму превращения аустенита в мартенсит.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области термической обработки изделий из сталей и сплавов и может найти применение не только в аэрокосмической промышленности, но и в любой отрасли машиностроения. Известен способ закалки изделий из сталей и сплавов мартенситного и переходного классов (SU 246554, C 21 D 1/56, 1969 г.), заключающийся в том, что обрабатываемое изделие после подготовки садки нагревают при обычной для данной стали (сплава) температуре закалки. После выдержки при температуре нагрева изделие переносят в ванну с расплавом солей (щелочей). Температура расплава может быть любой, в интервале от 400oС до температуры на 30-40oС выше начала мартенситного превращения обрабатываемой стали (сплава). В этом расплаве изделие выдерживают в течение времени, достаточного для сообщения ему температуры, при которой не происходит выделения вторичных фаз, охрупчивающих металл и одновременно исключающих стабилизацию аустенита. Для большинства сплавов время выдержки составляет 3-5 мин. Затем изделие вынимают из расплава и охлаждают на воздухе. Для изделий из сталей и сплавов переходного класса производят дополнительное охлаждение до обычных для данной марки минусовых температур. Этот способ закалки изделий из сталей и сплавов имеет следующие недостатки. Возможно трещинообразование, вызванное технологической наследственностью. Изменение химсостава поверхностного слоя стали в зависимости от среды нагрева приводит к появлению аустенитного ободка, т.е. к стабилизации аустенита в поверхностном слое, что приводит к существенному уменьшению усталостной прочности и коррозионной стойкости сталей и сплавов мартенситного и переходного классов. Время выдержки в ванне с расплавом зависит не только от марки стали, но и от плавки, что может вызвать стабилизацию аустенита в сердцевине изделий. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ закалки изделий (SU 515804, МПК7 C 21 D 6/04, 22.06.1976, с.4), включающий нагрев изделий до температуры закалки, выдержку при этой температуре, изотермическую закалку в расплаве солей, обработку холодом и отпуск. Этот способ позволяет уменьшить закалочные напряжения в изделиях, но имеет ряд недостатков. Возможно трещинообразование в изделиях, вызванное технологической наследственностью. Возможна стабилизация аустенита и связанное с этим ухудшение свойств сталей. Предлагаемый способ закалки изделий из сталей и сплавов направлен на повышение качества готовых изделий. Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом способе закалки изделий из сталей и сплавов производят нагрев изделий до температуры закалки, выдержку при этой температуре, изотермическую закалку в расплаве солей, обработку холодом и отпуск, но в отличие от прототипа, производят ряд операций. Предварительно проводят нагрев изделий до 260-280oС и выдержку при этой температуре в течение 3 ч, что обеспечивает достаточно полное обезвоживание и обезжиривание. Затем осуществляют нагрев изделий до конечной температуры закалки, соответствующей марки стали, что обеспечивает снятие остаточных напряжений, вызванных технологической наследственностью, и исключение трещинообразования, особенно в поверхностном слое. Изотермическую закалку изделий из сталей и сплавов проводят при температуре, соответствующей верхнему интервалу бейнитного предпревращения, что позволяет исключить стабилизацию аустенита, повысить прочность, пластичность, теплостойкость и износостойкость готовых изделий. Для большинства марок сталей и сплавов температура закалки не превышает 900-1100oС, поэтому закалку изделий из них осуществляют с указанных температур. Изделия из сталей и сплавов других марок, температура закалки которых выше 900-1100oС, нагревают сначала до температуры, не превышающей 900-1100oС, а затем до конечной температуры закалки соответствующей марки стали. Обработку холодом деталей ведут в псевдоожиженном слое сыпучих материалов, охлажденных незамерзающей средой (например, жидким азотом), до температуры, соответствующей максимуму превращения аустенита в мартенсит, что позволяет значительно улучшить свойства, стабилизировать размеры готовых изделий. Для изделий из сталей и сплавов переходного класса, например, сталей марки ВНС-5, ВНС-2, охлаждение ведут до обычных для данной марки стали минусовых температур с последующим отогревом на воздухе. Затем изделия подвергают традиционному отпуску (старению) по соответствующему режиму для каждой марки стали. Для изделий из сталей и сплавов переходного класса наиболее выгодно охлаждение вести с температуры изотермы в верхнем интервале бейнитного "предпревращения" непосредственно в псевдоожиженном слое сыпучего материала, например кварцевого песка, охлажденного незамерзающей средой, например жидким азотом, до температуры, соответствующей максимуму превращения аустенита в мартенсит. При этом сокращается расход жидкого азота и улучшаются условия обработки. Способ осуществляют следующим образом. Примеры конкретного выполнения способа для закалки изделий из сталей и сплавов с конечной температурой закалки, не превышающей 900-1100oС:1. Сталь 30ХГСНМА-ВД. Подготовленную садку изделий подвергают обезвоживающему прогреву в печи при температуре 270
















1. Сталь Р18. Подготовленную садку изделий подвергают обезвоживающему прогреву в печи при температуре 270






Класс C21D1/20 изотермическая закалка, например получение бейнита
Класс C21D1/25 закалка в сочетании с отпуском при температуре между 300° C и 600° C, те термическое улучшение качества
Класс C21D6/00 Термообработка сплавов на основе железа
Класс C21D6/04 закалка путем охлаждения ниже 0°C