1.5 Фазовые и структурные превращения при нагреве закалённой
стали 40ХН
Окончательной операцией термической обработки для полумуфты из стали 40ХН является высокий отпуск. Нагрев при данной термической обработке производится до температур – 550-630°С, длительность выдержки составляет 70мин, а охлаждение производится в масле, так как данная сталь склона к отпускной хрупкости.
Легирующие элементы тормозят процессы при отпуске, смещая их в сторону более высоких температур. Эти элементы влияют и на карбидные превращения, при температурах выше 450°С возможно их диффузионное перераспределение и образование специальных карбидов:
(Fe,Cr)
C→(Cr,Fe)
C
Специальные карбиды могут также зарождаться в пересыщенном легирующим элементом α-растоворе.
После распада твёрдого раствора легирующие элементы (Cr) затрудняют коагуляцию карбидных частиц, задерживают растворение более мелких и рост более крупных частиц при коагуляции.
Карбиды Ni являются неустойчивыми и встречаются только в синтетически созданных соединениях[7].
Структура после отпуска стали 40ХН состоит из карбидов округлой формы равномерно распределённых в матрице феррита. Такая структура носит название сорбит отпуска (рисунок 1.12).
Механические показатели после окончательной термической обработки шестерни из стали 40ХН составляет
Твердость 240-302HB, σ = 900-920 Н/мм²; σ = 760-780 Н/мм²; δ = 12-16%; ψ= 46-50%; КСU= 81-83 Дж/см²
При требуемых значениях:
Твердость - 240-265HBσв=880-950 Н/мм2, σт=680-720 Н/мм2, δ=12-16%, ψ=35-40% KCU=50-60 Дж/см²
Следовательно, полученное значение твёрдости после высокого отпуска удовлетворяет требованиям предъявляемых к шестерне.
Сотп
Рисунок 1.12 – Микроструктура стали 40ХН после улучшения
1.6 Совершенствование технологических процессов на основе анализа
фазово-структурных превращений стали 40ХН
Объектом усовершенствования выбран способ окончательной термической обработки полумуфты из стали 40ХН.
Недостатком такого такой обработки является дополнительная необходимость промывания изделия и закалочных баков перед высоким отпуском, вследствие воспламенения масла.
Целью усовершенствования способа закалки является замена масла дистиллированной водой, которая обеспечивает скорости охлаждения в интервале (650-550)оС и (300-200)оС – 230оС/с и 190оС/с, обеспечивая тем самым необходимую твёрдость при закалке..
.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Температура нагрева под закалку – 800÷820°С; время нагрева под закалку составляет 98 минут; время изотермической выдержки составляет 25 минут; способ нагрева – печной нагрев в воздушной атмосфере; закалочная среда – масло МЗМ – 120; температура отпуска – 580÷600°С; время проведения отпуска – 144 минуты, охлаждающая среда после отпуска – вода.Установленные параметры термообработки являются обязательными при проведении термообработки данной полумуфты. Их соблюдение гарантирует получение требуемого комплекса механических свойств материала: σ0,2=520 – 540 Н/мм2, KCU=50 – 60 Дж/см2, твёрдость 210 – 230 НВ. Эти значения удовлетворяют установленным требованиям. Несоблюдение вышеуказанных параметров приведёт к браку и непригодности изделия к использованию в соответствии с его назначением.