Способ термической обработки сталей

(12) ГОСУДАРСТВЕННОЕ пАтвнтноЕ ввдомство гвспувшпш БЕЛАРУСЬ(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ1. Способ термической обработки сталей,включающий закалку и ступенчатую обработку холодом в газообразной и жидкой средах с изотермическими выдержками, отличающийся тем, что обработку холодом ведут в три этапа,на первом из которых изделия охлаждают до температуры от минус 30 до минус 60 С и выдерживают 15-30 мин, на втором этапе изделия охлаждают до температуры от шшус 90 до минус 120 С и выдерживают 20-30 шш на каждые 10 мм толщины изделия, на третьем этапе изделия охлаждают до температуры от минус 190 до шшус 196 С и выдерживают 20-40 мин на каждые 10 мм толщины изделия.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на первом и втором этапах охлаждение ведут в газообразной среде, например, в парах жидкого азота,(71) Заявитель Завод Камертон НПО Интеграл (В)3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на третьем этапе охлаждение ведут в среде сжиженного газа, например, азота.3. Ларионов В.П., Семенов Я.С. Физические основы вязкохрушсого перехода низколегированных сталей и сплавов железа. -Новосибирскд Наука, 1992.- С.24-50.приборостроения и может быть использовано для объемного упрочнения деталей и инструментов.Известен способ тершгческой обработки инструментов, включающий закалку и обработку холодом в жидкой среде. Сущность его состоит в том, что с целью повышения износостойкости инструментов, их обработку холодом осущест вляют ударным погружением в жидкую среду с температурой от минус 150 до минус 2 б 9 С. Изделия выдерживают при данной температуре в течение 10-60 мин П.Недостаток указанного способа заключается в том, что при быстром (ударном) погружении изделий в криогенную среду возможно образование трещин 2, 3, з ВУ 1129 С 1 4Известен также способ низкотемпературного упрочнения металлических деталей с использованием ультразвука.По данному способу упрочнение проводят в вакууме с одновременным охлаждением обрабатывающего инструмента и детали до температуры от 0 С до порога хладноломкости обрабатываемого материала 4.Этот способ не всегда обеспечивает требуемое качество обработки, а подготовительные ОПРЗЦИИ перед УПРОЧНСНИВМ ДЗШТВЛЪНН В СВЯзи с необходимостью проведения работы в накууме. Кроме того, для упрочнения требуется дополнительное дорогостоящее вакуумное и ультразвуковое оборудование.Известен также способ термической обработки сталей в холодильной камере с предварительным охлаждением деталей в парах жидкого азота. Детали перед их загрузкой укладывают на специальную подставку, помещенную в отделение предварительного охлаждения. После предварительного охлаждения подставку с деталями переносят в отделение холодильной камеры для погружения в жидкий азот, где детали окончательно охлаждаются до азотной температуры в течение 10-30 мин 5.Недостаток известною способа заключается в том, что при такой обработке не всегда обеспечивается качество обработки и сгойпсосги изделий.Наиболее близким к предполагаемому изобретению является способ термической обработки изделий, включающий ступенчатое оштаящение с изотермическими выдержками и последующтпй нагрев до комнатной температуры б.Недостаток известного способа заключается в том, что при такой обработке не всегда обеспечивается качество обрабогпси и стойкость изделияр так как НЕ УЧИТЫВЗВТСЯ ТОЛЩИНН обрабатываемого изделия. Кроме того, в этом случае необходимо обрабатывать изделия холодом более 10-20 часов, что требует большого расхода хладоагента и резко уведшчиваегся трудоемкость и стоимость термической обработки.Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы повысить твердость и стойкость изделия.разом в способе термической обработки сталей обработку холодом ведут в три этапа, на первом из которых изделшя охлаждают до температуры от минус 30 до минус 60 С и выдерживают 15-30 мин, на втором этапе изделия охлаждают до температуры от минус 90 до минус 120 С и выдерживают 20-30 мин на каждые 10 шт толщины изделия, на третьем этапе изделия охлаждают до температуры от минус 190 до минус 1967 С и выдерживают 20-40 мин на каждые 10 мм толщины изделия.Кроме того, на первом и втором этапах охлаждение ведут в газообразной среде, напри 10мер, в парах жидкого азота, а на третьем этапе охлаждение ведут в среде сжиженного газа,например, азота.В предлагаемом способе учитывается толщина обрабатываемых изделий, что позволяет получить высокое качество обработки изделшй и повысить вследствие этого их стойкость. Кроме тото, в предлагаемом способе уменьшается время обработки холодом примерно в три раза.Пример 1. пуансоны из стадш 9 ХС после ЗЭКШТКИ ОЧИЩЗЛИ ОТ масла, ПЫЛИ И ГРЯЗИ С помощью технических салфеток. Размер пуансонов 30 х 40 х 90 мм. Для предварительного охлаждения пуансоны укладывали в железные коробки с отверстиями. После этого железные коробки с пуансонами подвешивали на специальных приспособлениях в ванне предварительного охлаждения холодильной камеры. После этого с сосуда Дьюара заливали в ванну жидкий азот. Пуансоны охлаждали в парах жидкого азота до температур от минус 45 доминус 50 С и выдерживали при этих темпе- ратурах 25 мин. Температуру пуансонов контролировали милливольтметром с помощью медь-консгантовой термопары. После этого доволнительно заливали из сосуда Дьюара в ванну жидкий азот и охлаждали в парах жидкого азота пуансоны до температур от минус 90 до минус 100 С с выдержкой при этих температурах 75 мин. Затем переносили железные коробки с пуансонами в ванну для окончательиого охлаждения. Коробки с пуансоиами устававливали на дне ванны. После этого заливали в ванну из сосуда Дьюара жидкий азот. Уровень жидкого азота был выше уровня деталей на 100 мм. пуансоны охлаждали в среде жидкого азота до температуры от минус 190 до минус 196 С и выдерживают при этих температурах 72 мин. Затем пуансоны вынимадш из ванны и укладывали на стол. После нагрева пуансонов до комнатной температуры их вытиралш от влаги с помощью технических салфеток. После этого пуансоны проверяла на твердостъ с помощью прибора Роквелла. Затем проверяли пуансоны на стойкость при штамповке заводских деталей.Результаты испытаний приведены в таблице.Пример 2. Пресс-формы из стали 40 Х 1 З после закалки огпгппапш от пьпш, грязи и масла с помощью технических салфеток. Размер прессформ 20 х 90 х 200 мм. Пресс-формы укладывали в железные коробки с отверстиями и помещали в отделение предварительного охлаждения холодильной камеры. Далее вьшолняли операцшг термической обработки, аналогичные операциям, приведенным в примере 1.Режимы термической обработки, прирост твердости и увеличение стойкости приведены в таблице.5 В 1129 С 1 в Как следует из приведение-пс в таблице дан прирост твердости в среднем на 2-4 единицы ных, предложенный способ термической обра- НЕС и увеличение стойкости на 50-100. ботки сталей 9 ХС и 40 Х 1 З обеспечиваетИзделия, мате- Прирост Увеличение Режим терьшческой-обработки риал, исходная твердости тве дость НЕС НЕС Предварительное охлаждение до температур от ми- пуансоны, 2-4 50-100 нус 45 до минус 50 С, выдержка 25 мин, проме 9 ХС, 34-35жуточное охлаждение до теьшератур от ьшнус 90 до минус 100 С выдержка 75 мин окончательноеохлаждение до температур от минус 190 до минусПредварительное охлаждение до температур от ми- Пресс-формы, 2.нус 50 до минус б 0 С, выдержка 30 мин промс- 40 Х 13, 46-48жуточное охлаждение до температур от минус 100охлаждение до теышератур от минус 190 до минусЗаказ 1427. Тираж 20 экз. Государственное патентное ведомство Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.