Способ термической обработки цельнокатаных колес — SU 1280041 (original) (raw)
.М.П УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Нижнеднепровский ордена Окткой Революции трубопрокатный завим. Карла Либкнехта(56) Авторское свидетельство СССРУ 253849, кл. С 21 Р 9/34, 1967.Авторское свидетельство СССРВ 549485, кл. С 21 0 9/34, 197.(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИЦЕЛЬНОКАТАНЫХ КОЛЕС(57) Изобретение относится к областиметаллургии, конкретнее к способамтермической обработки цельнокатаныхколес. Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкостиколес. Способ включает аустенитизацию, прерывистую закалку обода, вначале которой проводят 3-4-кратнуюимпульсную подачу охладителя в течение 4-5 с в каждом импульсе с перерывом 2-3 с между импульсами, выдержку колеса на воздухе и отпуск. Применение описываемого способа позволяет получить в рабочем слое структурувысокодисперсного пластинчатого сорбита, уменьшить градиент остаточныхнапряжений, увеличить .сопротивляемостьповерхности катания выкрашиванию и м самым повысить эксплуатационнуюойкость колес. 1 э.п. ф-лы, 1 табл, 1 12800Изобретение относится к металлургии, конкретнее к способам термической обработки цельнокатаных колес.Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости. 5Способ включает нагрев колеса до температуры аустенитизации, прерывистую закалку обода, в начале которой проводят 3-4-кратную импульсную подачу охладителя в течение 4-5 с в каж дом импульсе с перерывом 2-3 с между импульсами, последующую выдержку колеса на воздухе и отпуск.Проведение импульсной подачи охладителя в начале прерывистой закалки прзволяет получить в ободе колеса на глубине его рабочего слоя структуру высокодисперсного пластинчатого сорбита. Тем самым обеспечивается меньшее различие структурных состав ляющих поверхностного слоя и основного металла и уменьшаются растягивающие остаточные напряжения, приводящие к выкрашиванию поверхности ка 1 тания. Кратковременная подача охла 25 дителя в начале прерывистой закалки в течение 4-5 с (перерыв между импульсами 2-3 с) при давлении 4-5 ати, обычно применяемом при термообработке цельнокатаных колес, спосрбствует 30 формированию более равномерной структуры, уменьшению градиента остаточных напряжений и, как следствие, повышению сопротивления поверхности катания выкрашиванию. При этом температу ра поверхностного слоя на глубину 15- 20 мм снижается с 850 (температура аустенитизации) до 500 С.Увеличение времени подачи охладителя в каждом импульсе более 5 с при водит к образованию структуры отпущенного мартенсита и увеличению градиента остаточных напряжений. Уменьшение времени подачи охладителя менее 4 с не позволяет повысить сопротивле ние поверхности катания выкрашиванию.Термообработке подвергают цельнокатаные железно-дорожные колеса Ф 950 мм из стали с содержанием углерода 0,53-0,67 , марганца 0,78-0,863 по 50 предлагаемому и известному (аустенитизация, прерывистое упрочнение, подстуживание и отпуск) способам.П р и м е р 1. Колесо нагреваюто до температуры аустенитизации (860 С) помещают в установку для прерывистого упрочнения в процессе вращения. Перед началом упрочнения обода коле 41 2со вращают со скоростью 100 об/мин и на обод подают из спрейеров воду в течение 5 с при давлении охладителя 5,0 ати и его расхода 60 мз /ч. Затем следует перерыв в подаче охладителя в Зс. Таких импульсов подачи воды выполняют четыре, В результате температура поверхностного слоя на глуо бине 15-20 мм достигает 500 С. После этого следует прерывистое упрочнение обода по известной технологии: давление в спрейерах 5,0 ати, расход 60 м /ч, общее время охлаждения 200 с. Это обеспечивается эа счет более интенсивного теплоотвода от обода при налии температурного градиено та между поверхностными (500 С) холодными и внутренними горячими слоями. Затем колесо подстуживают на воздухе для выравнивания температуры в течение 30 мин и подвергают отпускуопри 450 С в течение 2,5 ч.Результаты исследований и испытаний: по всему рабочему слою обода колеса структура - высокодисперсный пластинчатый сорбит, за счет равномерной структуры градиент ьб остаточных напряжений снижается по сечению обода с 25 до 10 кгс/мм (градиент остаточных напряжений остается иэ-за температурных напряжений), сопротивление поверхности выкрашиванию, определенное на образцах, повысилось с 35,0 до 45,0 кгс/мм.П р и м е р . Колесо нагреваюто до температуры аустенитизации (840 С) помещают в установку для прерывистого упрочнения в процессе вращения, Перед началом упрочнения обода колесо вращают. со скоростью 100 об/мин и на обод подают иэ спрейеров воду в течение 4 с придавлении охладителя 4,0 ати и его расхода 55 м/ч. Затем следует перерыв в подаче охладителя в 2 с. Таких импульсов подачи воды выполняют три, В результате температура новерхностного слоя на глубину 1,5-2,0 мм достигает 550 С. После чего следует прерывистое охлаждение по известной технологии. давление в спрейерах 4,0 ати, расход 55 мз /ч, время охлаждения 120 с. Затем колесо подстуживают на воздухе в течение 35 мин для выравнивания температуры между элементами и подвергают отпуску в течение 2,5 ч при 500 С.Результаты исследований и испыта,ний: по всему рабочему слою ободаФСопротивляемость Продол- жительЧислоциклов Давление ох Иикроструктура СпоВремя цикла, с Общее время соб выкрашиванию,кг/ммна глуб не 30 мм ладиность охлажперерыва, с теля,атм дения при термоуп- рочнении, с на глубине30 мм на глубине2 мм Пред- лагаемый 1 5,0 Пластин- Пластин,0 45,0 чатый чатый сорбит сорбит 200 5 4,0 То же То же 2 120 4 3 200 6 50,0 50,0 35,0 45,0 5,0 Отпущенный мартенсит 5,0 То же 35,0 45,0 40,0 50,040,0 50,0 4 200 7 5 120 3 4,0 4 0 ю120 2 312800колеса структура - высокодисперсныйпластинчатый сорбит; градиент д 5 остаточных напряжений снижается с 30до 15 кгс/мм, сопротивление поверхности выкрашиванию, определенное наобразцах, повышается с 40,0 да50,0 кгс/мм,В таблице для сравнения приведенырезультаты исследований и испытанийколес, обработанных по предлагаемому 10(1-7) и известному (7,8) способам:в поверхностном слое на глубину 1,02,0 мм - структура отпущенного мартен.сита, градиент остаточных напряжений25-30 кгс/мм, сопротивление 15выкрашиванию поверхности катания35,0-40,0 кгс/мм,После обработки по режимам, выходящим за граничные условия (3-6)колеса имеют более низкую сопротивляемость выкрашиванию и износостойкость, чем по описываемым режимам.Как следует иэ приведенных примеров, применение предлагаемого способа термической обработки цельнокатанных колес позволяет за счет обеспечения по всему рабочему слою струк-туры высокодисперсного пластинчато 41 4го сорбита уменьшить градиент остаточных напряжений по глубине обода,увеличить сопротивляемость поверхности катания выкрашиванию и темсамым повысить эксплуатационнуюстойкость колес,Формула изобретения 1. Способ термической обработки цельнокатаных колес, включающий нагрев до температуры аустенитизации, прерывистую закалку обода путем подачи на него охладителя под давлением при вращении колеса, последующую выдержку колеса на воздухе и отпуск, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости, в начале прерывистой закалки осуществляют 3-4-кратную импульсную подачу охладителя в течение 4-5 с в каждом импульсе с перерывом 2-3 с между импульсами.4 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что давление охладителя при прерывистой закалке составляет 4-5 ати.1280041 Продолжение таблицы Способ Сопротивляемостьвыкрашиванию)кг/мм Давле-ние ох. Общеевремяохлаж-. Продол- жительЧислоциклов Микроструктура на глубине 2 мм ность на глуб не 30 мм ладиденияпри термоупрочнении, с. перерыва, с теля,атм на глубине2 мм Известный 7 200 5 0Продолжение таблицы Спо-,соб Механические свойтсва ГОСТ 10791-81 Износ, г на 10 оборотов образца статочные напряпряжения, кг/мм Относи- Относи- Ударная1тельное тельное вязкость на глу- на глубине бине2 мм 30 мм удлинение % сужение, кгм