2.2 Режими термічної обробки сталі шх15

Підлягає термічної обробки ( зі схеми технологічного переділу роліка зі сталі ШХ9) злитки після сифонної розливки, поковки перед механічною обробкою для покрашення різанням ( Ø25 мм, L = 31 мм) та виготовлена деталь (роліка Ø24 мм, L = 30 мм,твердість поверхневого шару 58-62 HRC та твердість серцевини 32-35 HRC.)

3. Структурний стан заготовки після ковки до термічної обробки повинен бути без іржи, слідів масла, можливі внутрішні і зовнішні тріщини через неправильного вибору середовища, грубозерниста мікроструктура (перегрів вище заданої температури, сильне окислення (нагрівання в окисних атмосферах)

У готовому виріб можливі внутрішні та зовнішні тріщини, зневуглецювання через завищений часу витримки при нагріванні, нерівномірна твердість при неправильному зануренні зразка.

4. Злитки після сифонної розливки зі сталі ШХ9 підлягає попередньої обробки. Заготовки зі сталі ШХ9 підлягає проміжної обробки після ковки перед механічною обробкою для покрашення різанням, зняття внутрішніх напруг та подрібнення структури. Після надання остаточної форми роліка піддають кінцевої обробки: гартуванню з окремого нагріву з подальшим низьким відпуском.

6. Попередньої термообробка – гомогенізирующий відпал при t = 1150-1250ºС. Проміжна обробка – сфероїдизуючий відпал при t = 744-754ºС. Кінцева обробка: гартування з окремого нагріву з подальшим низьким відпуском.

Температура нагріву під гомогенізирующий відпал розраховується за формулою:

t =(0,8-0,9)Тпл

t = 1150-1250ºС

Час витримки для сталі ШХ9 складає 3-4 годин. Тому швидкість охолодження в інтервалі перлітного перетворення складає 15 ºС/год. На рисунку 2.3 наведена схема режиму гомогенізирующий відпал (попередня термічна обробка)..

Рисунок 2.3 – Режим попередньої термічної обробки злитків для сталі ШХ9

Температура нагріву під сфероїдизуючий відпал розраховується за формулою:

t = Ас + (20-30) ºС

t = 724 + (20-30) ºС = 744-754 ºС

Час витримки для сталі ШХ9 складає 2-6 годин. Швидкість охолодження повинна бути такою, щоб перетворення аустеніту до зернистого перліту завершилося при температурі 600 ºС. Тому швидкість охолодження в інтервалі перлітного перетворення складає 15-25 ºС/год. Низька твердість забезпечує високу продуктивність при обробці сталі на металургійних станках.

Структура сталі до і після сфероїдизуючого відпалу наведена на рисунку 2.4.

Рисунок 2.4 – Мікроструктуратруктура прокату сталі ШХ9 до та після сфероїдизуючого відпалу.

На рисунку 2.5 наведена схема режиму сфероїдизуючого відпалу (проміжна термічна обробка).

τ, год

Рисунок 2.5 – Режим проміжної термічної обробки поковки для сталі ШХ9

На процес гартування підшипникових деталей впливає хром. Хром збільшує кількість надмірних карбідів в структурі сталі і зменшує чутливість до перегріву. Внаслідок присадки хрому зменьшується критична швидкість гартування і збільшується прогартованість. Невелика критична швидкість гартування необхідна для того, щоб можна було деталі гартувати в маслі. При гартуванні в маслі відбувається частковий відпустк мартенситу, що знижує напругу.

Сталь ШХ9 – заевтектоїдна сталь, яка піддається неповному гартуванню. При цьому досягається максимальна твердість через збереження нерозчинних карбідів, відбувається гальмування росту аустенітного зерна, в структурі отримується дрібногольчатий мартенсит та зберігається найменша кількість залишкового аустеніту. Температура нагріву при неповному гартуванні визначається: t = Ас + (30-50) ºС = 724 + (30-50) ºС = 754-774 ºС. Із збільшенням змісту хрому критична швидкість гартування значно знижується. Для сталі ШХ9 критична швидкість гартування зменшується з 500 до 35 - 40° С/хв.Час витримки складає 35 - 40 хвилин. Відпуск проводять при температурі 150-160 ºС тривалістю 2-3 години. Твердість сталі після такої обробки складає 60-65HRC.

Рисунок 2.6 – Мікроструктура сталі ШХ9 після низького відпуску

Режим остаточної термічної обробки ролика зі сталі ШХ9 наведено на рисунку 2.7.

t , ^оС

40 150 τ, хв.

Рисунок 2.7 - Режим остаточної термічної обробки ролика зі сталі ШХ9

Після остаточної термічної обробки твердість роликів із сталі ШХ9 повинна бути в межах НRС 61—65.

Мікроструктуру перевіряють на оптичних мікроскопах при збільшеннях в 500 - 600 разів і при задовільній термічній обробці вона повинна містити скрытокристаллический мартенсіт і рівномірно распределенние избнточные карбіди, Наявність трооститу свідчить про недостатній нагрів або інтенсивність охолоджування. Перегрів виявляється по появленню помітної голкової мартенсіту.