
книги из ГПНТБ / Фрумин Е.И. Нагрев стали в синтетических шлаках
.pdfТаблица 11
Механические свойства |
стали 2X13 (при 20° С) |
|
|
|
||
|
Режим |
термообработки |
|
.56 |
|
|
Технологические |
|
|
|
|
|
|
|
Темпера |
Охлажда |
|
Ь ^ |
6, % |
|
условия |
|
|
||||
Операция |
тура на |
ющая |
кГімм' |
° С |
||
|
|
грева, ° С |
среда |
|
|
|
ГОСТ 5949—61
Термообработка с на гревом в шлаке АН-ШТ1
Закалка |
1000— |
Воздух, |
|
|
|
|
|
1050 |
масло |
|
Не |
менее |
|
Отпуск |
660—770 |
Воздух, |
66 |
45 |
16 |
55 |
|
|
масло |
|
|
|
|
Закалка |
1000, |
Масло |
|
|
|
|
|
10 мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
88—90,6 |
74—75 |
16—20 |
57—58,2 |
Отпуск |
700, |
Воздух |
|
|
|
|
|
60 мин |
|
|
|
|
|
Закалка |
1050, |
Масло |
|
|
|
|
|
10 мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
88.6— |
70—74 |
18—20,2 |
55,2—56,0 |
|
|
|
88,8 |
|||
Отпуск |
700, |
Воздух |
|
|
|
|
|
|
|
|
60 мин
J
Механические свойства стали Х18Н10Т (при 20° С)
Технологические условия
ГОСТ 5949—61
Термообработка с нагревом в шлаке АН-ШТ1
Р е » им термообрабс)ТКИ
кСЗ
3 |
Температура |
* г- а |
га |
||
О. |
нагрева, ° С |
|
V |
|
Sag. |
с |
|
|
О |
|
|
|
|
Вода, |
За |
1050—1100 |
воз |
калка |
|
дух |
|
|
» |
1060, |
Вода |
|
5 мин |
|
|
|
|
Таблица 12 |
кГ/мм' |
°т, |
б, % |
Ч>. % |
кГ/мм' |
|||
|
Не менее |
|
|
52 |
20 |
40 |
55 |
63,2— |
29,3— |
59,3—60 |
64,6—68,7 |
63,6 |
30,9 |
|
|
Таблица 13
Режимы термообработки и механические свойства сталей Х18Н9 и Х18Н9Т (нагрев в шлаке АН-ШТ1)
Марна стали
|
, |
о |
|
Диаметр мм |
Темпера тура на |
грева, ° |
Время нагрева, мин |
°в, |
6, |
мм |
на |
длине •Ф. % |
|
кГ/ммг |
100 мм |
|
|
Х18Н9
»
»
»
Х18Н9Т
5* |
|
|
115- |
116 |
3,5-4,0 65- -67 |
|||
5 |
1070 |
3 |
66-- |
67 |
38,5—42 |
77 |
|
|
5 |
1070 |
4 |
66-- |
67 |
40- |
-43 |
77 |
|
5 |
1070 |
5 |
6667 |
41-- |
45 |
77 |
|
|
3,7* |
1080 |
_ |
146 |
3,0 |
55 |
|
||
3,7 |
0,5 |
70-- |
71 |
39- |
-40 |
75 |
|
|
3,7 |
1080 |
1,5 |
70-- |
72 |
38- |
-40 |
75- - |
76 |
3,7 |
1080 |
2,5 |
68- - |
70 |
38-- |
39 |
74 |
|
3,7 |
1080 |
3,5 |
70-- |
72 |
39- |
-40 |
75 |
|
2,5* |
1080 |
0,5 |
138—-139 |
2,0- |
-2,5 |
62- - |
64 |
|
2,5 |
69- - |
71 |
38- |
-37 |
76-- |
77 |
||
2,5 |
1080 |
1 |
70-- |
71 |
39- |
-40 |
74-- |
76 |
2,5 |
1080 |
2 |
70-- |
72 |
38- |
-40 |
74-- |
77 |
2,5 |
1080 |
3 |
71- - |
72 |
39-- |
41 |
75-- |
76 |
1,2* |
|
|
171-- |
172 |
|
1,0 |
46-- |
52 |
1,2 |
1080 |
1,67 |
71- - |
72 |
37-- |
42 |
70-- |
73 |
1,2 |
1080 |
1,25 |
73- - |
74 |
42-- |
43 |
72-- |
73 |
1,2 |
1080 |
0,83 |
73- - |
74 |
38-- |
41 |
69-- |
70 |
1,2 |
1080 |
0,42 |
73- - |
74 |
39-- |
41 |
71-- |
73 |
0,8* |
1020 |
0,17 |
199-- |
201 |
25 |
,0 |
36-- |
38 |
0,8 |
81 |
-31 |
72-- |
75 |
||||
0,8 |
1100 |
0,17 |
74-- |
78 |
35-- |
41 |
72-- |
77 |
0,8 |
1100 |
0,3 |
74-- |
76 |
39-- |
41 |
72-- |
73 |
0,8 |
1100 |
0,5 |
72- - |
74 |
39-- |
41 |
70-- |
74 |
2,5* |
1080 |
0,5 |
138-- |
139 |
1,0 -1,5 |
52-- |
60 |
|
2,5 |
73- - |
74 |
36 -41 |
71-- |
75 |
|||
2,5 |
1080 |
1,0 |
73- - |
74 |
39-- |
40 |
73-- |
75 |
2,5 |
1080 |
2,0 |
72- - |
73 |
38- |
-39 |
73-- |
73 |
2,5 |
1080 |
3,0 |
73- - |
74 |
39- |
-41 |
73-- |
73 |
72
Продолжение табл. 13
Марка стали
Y l f i H Q T Л 1 OJT13 1
Диаметр, мм |
Темпера тура на грева, ° С |
Время нагрева, мин |
1,2* |
|
|
1,2 |
1080 |
1,67 |
1,2 |
1080 |
1,25 |
1,2 |
1080 |
0,83 |
1,2 |
1080 |
0,42 |
|
6, |
мм |
% |
кГ/мм- |
на |
длине |
|
100 мм |
|
||
|
|
183—184 1,5—2,0 42- -45
74—80 |
35-37 72- -75 |
|
78—79 |
35-37 69- -75 |
|
79—79 |
37—38 |
74- -75 |
78—79 |
31—35 |
73- -74 |
* Результаты испытаний образцов в исходном (нагартованном) состоянии.
Сталь 9X18. Эта сталь склонна к обезуглероживанию при нагреве в соляных ваннах. Нагрев в расплаве шлака АН-ШТ1 позволяет уменьшить, а иногда отказаться от припуска на последующую механическую обработку. Зна чения твердости образцов, нагретых в шлаке, полностью соответствуют ГОСТ 5949—61.
Стали типа Х18Н10Т. Результаты испытаний образцов 0 3 мм приведены в табл. 12.
Влияние температуры нагрева и времени выдержки на механические свойства сталей Х18Н9Т, Х18Н9 были про верены на образцах 05 ; 3,7; 2,5; 1,2 и 0,8 мм. ** Режимы тер мообработки и результаты механических испытаний приве дены в табл. 13.
Сталь ЭП-222Ш. Зависимость пределов прочности и текучести этой стали от времени выдержки при температу рах закалки графически показана на рис. 56. С увеличением времени выдержки образцов 0 6 мм величина предела прочности практически не изменяется. Сужение при этом
** Исследование выполнялось совместно с инж. Д. А. Ибрагимовым -
73
изменялось в пределах 75—78%, а удлинение составляло 56,1—57,2%. Механические свойства образцов соответство вали требованиям технических условий.
1
1
woo
№40 WOO 1120
Темлература,°С
6
1000 |
1040 |
1080 |
f/20 |
|
g |
Температура, |
'с |
Рис. 56. Зависимость пределов прочности и текучести стали ЭП-222Ш от температуры и времени выдержки в расплавлен ном шлаке:
а — S мин; б — 10 мин; в — 20 мин.
Сталь 30ХГСА. Результаты механических испытаний, "полученные на образцах 0 15 мм по ГОСТ 1497—67, тип 3, приведены в табл. 14.
Рассмотрев приведенные выше результаты, можно сде лать заключение о том, что в-интервале температур 800^- 1150° С с нагревом в расплавленных шлаках АН-ШТ1 и АН-ШТ2 с успехом могут проходить термообработку изде> лия практически из любых марок стали.
74
Механические |
свойства стали |
ЗОХГСА (при 20° С) |
|
|||
|
|
Режим |
термообра |
% g |
|
|
|
|
к |
• О |
|
|
|
|
|
- |
|
|
||
Технологические |
4) |
H н t. |
Охлажда ющая среда |
кг/мм' |
°т, |
|
условия |
|
3 |
«и 1 |
|
кГ/мм' |
|
|
« |
|
|
|||
|
|
р. |
*s D. <ц |
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
О |
880 |
Мас |
|
Не менее |
|
|
Закал |
|
|||
|
|
ка |
|
ло |
|
|
ГОСТ 1497—67 |
|
|
|
110 |
85 |
|
|
|
Отпуск |
540 |
Вода, |
|
|
|
|
|
|
масло |
|
|
|
|
Закал |
880, |
Мас |
|
|
|
|
ка |
10 лшн ло |
|
|
|
|
|
|
|
|
114,9—118,3 |
96,5—102,0 |
|
|
Отпуск |
540, |
Мас |
|
|
Термообработка с |
|
90 мин |
ло |
|
|
|
нагревом в шлаке |
|
|
|
|
|
|
АН-ШТ2 |
|
Закал |
880, |
Мас |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
ка |
20 мин |
ло |
|
|
|
|
Отпуск |
540, |
Мас |
112,4—116,7 |
97,5—101,0 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
90 мин |
ло |
|
|
Таблица 14
6. % Ф. %
10 45
12,4— |
47,3— |
16,8 |
49,1 |
10,7— 45,5— 14,3 47,5

ке на изменение размеров были приняты весьма чувстви тельные- к закалочным деформациям образцы (рис. 57), представляющие собой диск с эксцентрично расположенным отверстием [90]. Такие образцы стандартизованы Американ ским обществом по испытанию материалов [116] и применя лись Н. Н. Липчиным, В. Д. Бессоновым и др.
Нагрев образцов из сталей 9ХС и У10 производился в соляной ванне, состоящей из эвтектического сплава солей
ВаС13 и NaCl, |
и в шлаке АН- |
|
S 0,4 |
|
|
|
|
|
||||||
ШТ2. Охлаждение стали 9ХС |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
производили в веретенном мас |
^0,3 |
|
|
|
|
|
||||||||
ле при температуре 35—40° С, |
|
s- |
|
о |
9ХС |
|
|
|||||||
охлаждение |
стали |
У10 — в |
|
s: |
|
• |
|
|
|
|||||
воде при |
температуре |
20— |
|
S0,2\ |
|
|
|
|
|
|||||
|
Ъ0,1 |
|
|
|
|
|
||||||||
22° С. Образцы |
погружали в |
|
|
|
|
À |
|
|
||||||
закалочную жидкость |
разре |
|
|
|
Ä'0 |
wo wos |
||||||||
|
|
|
8 |
|||||||||||
зом вниз и подвешивали в спо |
|
|
|
|||||||||||
|
-0,1 |
|
|
|
|
|
||||||||
койном |
состоянии до полного |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
ѴІ0 |
|
|
||||||||
охлаждения. |
О |
деформации |
|
-0,2 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
судили |
по |
изменению |
разме |
|
|
|
|
|
|
|
||||
ра А = |
12,5. |
|
|
|
|
|
-0,3 |
|
|
Температура |
нагре!а,°С |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Из рис. 58видно, чтодефор |
Рис. |
58. |
Изменение |
деформации |
||||||||||
мация при закалке в воду или |
||||||||||||||
образца |
от температуры |
при за |
||||||||||||
в масло с нагревом в шлаковой |
|
|
|
|
|
|
калке: |
|||||||
ванне не превышает |
деформа |
• |
. О |
— нагрев в солн 78% |
ВаСІ а + |
|||||||||
ции при нагреве в соляной ван |
+ |
22% NaCl; И . О — |
нагрев в шла |
|||||||||||
|
|
|
|
|
ке |
А Н - Ш Т 2 . |
||||||||
не. Уменьшение |
деформации |
|
|
|
|
|
|
|
стали У10 с ростом температуры связано, очевидно, с уве личением количества остаточного аустенита.
Е. А. Смольников и Л. М. Сарманова выполнили провер ку закалочных деформаций после, нагрева в расплавах шлаков и солей на метчиках М12 из стали У10. Метчики по сле замера среднего диаметра нагревали при температуре 810—820°С с различной выдержкой в расплаве АН-ШТ2 и в смеси хлористых солей. Закалку производили в щелочи (170° С) и в воде. После промывки в кипящем 15%-ном
77
Таблица 15
Закалочные деформации метчиков М12 из углеродистой стали*
|
|
Средний |
диаметр, мм |
|
|
Время |
Охлаж |
|
|
Изменение |
сред |
выдерж |
дение |
до термообра |
после термо |
него диаметра |
|
ки, MÜH |
|
ботки |
обработки |
метчиков, |
мм |
|
|
|
|
Нагрев в шлаке
6Расплав 10,678—10,688 10,688—10,693 +0,01—0,005 щелочей, 170° С
6 |
То же |
10,658—10,678 |
10,658—10,678 |
0—0 |
|
8 |
» |
» |
10,668—10,678 |
10,673—10,678 |
+0,005—0 |
12 |
> |
» |
10,658—10,668 |
10,653—10,668 |
—0,005—0 |
12 |
» |
» |
10,663-10,678 |
10,668—10,678 |
+0,005—0 |
2,5 |
Вода |
|
10,688—10,693 |
10,678—10,688 |
—0,01—0,005 |
5 |
> |
|
10,678—10,678 |
10,698—10,698 |
+0,02—0,02 |
7,5 |
» |
|
10,653—10,668 |
10,668—10,678 |
+0,005—0,01 |
|
|
|
Нагрев |
в соли |
|
2,5 |
Вода |
|
10,648—10,658 |
10,703—10,713 |
+0,055-0,055 |
2,5 |
> |
|
10,688—10,708 |
10,738—10,748 |
+0,05—0,04 |
2,5 |
|
|
10,668—10,668 |
10,708—10,718 |
+0,04—0,05 |
* Твердость |
метчиков составляла |
62 HRC. |
|
78
водном растворе КОН определяли твердость и измеряли средний диаметр — характерный показатель закалочных деформаций этого инструмента. Полученные результаты приведены в табл. 15 и на рис. 59.
Как указывают исследователи, величина деформации метчиков, нагретых в шлаке АН-ШТ2 и охлажденных в во де, в 3 раза меньше, чем мет чиков, нагретых в соли. Ох лаждение метчиков в расплаве щелочей (170° С) после нагре ва в шлаке позволяет практи чески избежать деформации или свести ее к минимальной величине — 0,005 мм.
Для определения влияния |
|
|
||||
нагрева в шлаке на образова |
|
|
||||
ние трещин при закалке в ра |
|
|
||||
боте [87] были приняты образ |
|
|
||||
цы |
(рис. 60), |
предложенные |
|
|
||
А. П. Гуляевым и С. П. Якуше |
|
|
||||
вым [26]. Как указывают авто |
Нагреб 6 шлаке Нагреб і сми |
|||||
Рис. 59. Изменение среднего ди |
||||||
ры, имеющаяся в этих образ |
||||||
аметра метчиков |
М12 из стали |
|||||
цах |
квадратная |
канавка с |
У10, закаленных |
в воду после |
||
углами-надрезами |
создает до |
нагрева в шлакеАН-ШТ2н в хло |
||||
статочную концентрацию нап |
ристых солях Е.А. Смольников и |
|||||
ряжений, чтобы |
при сравни |
ЛЛМ. Сарманова. |
||||
|
|
тельно «мягких» режимах в углах возникали трещины. Технологическое отверстие 0 2,2 мм, служащее для под вески образца, также является концентратором напряжений. Образцы были изготовлены из сталей 9ХС и У10. Радиус закругления в углах канавки находился в пределах 0,05—
0,3 мм. Нагрев образцов |
производили |
партиями |
по 10 шт. |
в расплавах смеси солей |
78% ВаСІ, + |
22% NaCl |
и в жид |
ких шлаках АН-ШТ2 (до 920° С) и АН-ШТ1 (до 1100° С).
Охлаждение образцов, изготовленных из стали 9ХС, производили в веретенном масле при температуре 35—40° С,
79