RU2090631C1 - Method of investigation of conversions at thermal treatment - Google Patents
Method of investigation of conversions at thermal treatment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2090631C1 RU2090631C1 SU5063316A RU2090631C1 RU 2090631 C1 RU2090631 C1 RU 2090631C1 SU 5063316 A SU5063316 A SU 5063316A RU 2090631 C1 RU2090631 C1 RU 2090631C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating
- tempering
- furnace
- sample
- real
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title abstract description 8
- 238000011835 investigation Methods 0.000 title abstract 3
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 title 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 20
- 238000000844 transformation Methods 0.000 claims description 6
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 abstract description 19
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 abstract 2
- 239000010451 perlite Substances 0.000 abstract 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 abstract 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 16
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 16
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 3
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000009497 press forging Methods 0.000 description 1
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области исследования кинетики структурных и фазовых превращений при термической обработке преимущественно крупных деталей, например энергоагрегатов, металлургического и кузнечно-прессового оборудования, включая молотовые штампы, из конструкционных и инструментальных высоколегированных сталей с пониженной скоростью перлитного превращения. The invention relates to the field of studying the kinetics of structural and phase transformations during the heat treatment of predominantly large parts, for example, power units, metallurgical and press-forging equipment, including hammer dies, from structural and tool high-alloy steels with a reduced pearlite transformation rate.
В настоящее время известен способ исследования кинетики превращения переохлажденного аустенита, когда образец небольшого сечения после аустенитизации в соответствующей печи охлаждают с заданной скоростью в другой печи, находящейся в пространстве измерительной катушки магнитометра до окончания превращения, о развитии которого судят по увеличению значений намагниченности насыщения, а полученные данные пересчитывают на объемный процент превращения, для чего соотносят их при определенной температуре с величинами эталонного образца со 100%-ным превращением [1]
Известен также способ исследования кинетики превращения остаточного аустенита при отпуске, когда закаленный образец помещают в печь, нагретую до заданной температуры и выдерживают в ней до конца превращения [3]
В настоящее время известен способ термической обработки крупных деталей, которые, после аустенитизации в условиях реально длительных выдержек при нагреве под закалку и соответствующей насыщенности аустенита, во избежание трещионообразования и повышенного коробления, охлаждают при закалке лишь до частичного мартенситного превращения, после чего незамедлительно перемещают в отпускную печь, нагретую не выше 400oC, температура которой, из-за помещения в нее большой массы закаленных деталей, быстро падает, в течение нескольких часов повышаясь до исходной (не выше 400oC), а затем также медленно нагреваются до температуры высокого отпуска [2]
Известен способ термической обработки молотовых штампов, когда подогрев, нагрев и выдержка при отпуске осуществляется для штампа высотой 250 мм следующим образом: закаленные штампы помещают в печь для отпуска, нагретую до 300oC, нагревают 2 ч при подогреве, затем еще 4 ч до температуры выдержки и выдерживают 2 ч (см. патент ПНР N 91543, 1979).Currently, there is a method for studying the kinetics of transformation of supercooled austenite, when a sample of a small cross section after austenitization in the corresponding furnace is cooled at a given speed in another furnace located in the space of the measuring coil of the magnetometer until the transformation is completed, the development of which is judged by an increase in the saturation magnetization, and the obtained the data are converted to the volume percent conversion, for which they are correlated at a certain temperature with the values of the reference sample with about 100% conversion [1]
There is also a method of studying the kinetics of transformation of residual austenite during tempering, when the hardened sample is placed in a furnace heated to a given temperature and kept in it until the end of the transformation [3]
Currently, there is a known method of heat treatment of large parts, which, after austenitizing under conditions of really long exposures when heated for quenching and corresponding saturation of austenite, in order to avoid crack formation and increased warping, are cooled during quenching only to a partial martensitic transformation, and then immediately transferred to tempering a furnace heated to not higher than 400 o C, the temperature of which, due to the placement of a large mass of hardened parts in it, drops rapidly, increasing within a few hours rising to the original (not higher than 400 o C), and then also slowly heated to a temperature of high tempering [2]
A known method of heat treatment of hammer dies, when heating, heating and holding during tempering is carried out for a stamp with a height of 250 mm as follows: hardened dies are placed in a furnace for tempering, heated to 300 o C, heated for 2 hours when heated, then another 4 hours to temperature extracts and incubated for 2 hours (see patent NDP N 91543, 1979).
Известен также способ термической обработки молотовых штампов, когда процесс отпуска осуществляется в одной и той же печи, где эти штампы нагревались и под закалку, а длительность нагрева при отпуске сокращается за счет аккумулированного кладкой (остаточного от нагрева под закалку) тепла, передаваемого нагреваемым закаленным штампам более интенсивно и равномерно, что для штампа высотой 250 мм производится следующим образом: подогрев до температуры 400oC в течение 0,75 ч (не менее), нагрев до температуры 420oC и выдержка не менее 1,5 ч, а всего 3 ч (авт. свид. N 1765210, C 21 D 1/78, 1988).There is also known a method of heat treatment of hammer dies, when the tempering process is carried out in the same furnace, where these dies were heated and quenched, and the duration of heating during tempering is reduced due to the accumulated masonry (residual from quenching heating) heat transferred to the heated quenched dies more intensively and evenly, which is done for a stamp 250 mm high as follows: heating to a temperature of 400 o C for 0.75 h (at least), heating to a temperature of 420 o C and holding for at least 1.5 h, but only 3 h ( watts. svid. N 1765210, C 21 D 1/78, 1988).
Известные способы исследования мало приспособлены для изучения взаимосвязанных режимов закалки и отпуска известных способов термической обработки крупных деталей и имеют по отношению к ним следующие существенные недостатки:
1) способы не взаимосвязаны общей цепочкой исследования, где разрыв - охлаждение при закалке до конца (температуры закалочной среды) и нагрев при отпуске от температуры образца (окружающей среды);
2) аустенитизация образцов не взаимосвязана с условиями насыщенности, моделирующими реально длительные выдержки под закалку реальных сечений и садок деталей;
3) исследования в условиях непрерывного охлаждения с заданной скоростью при закалке непрерывного нагрева с заданной при отпуске без дополняющих данных изотермических превращений для обоснования сокращенной длительности нагрева при отпуске крупных деталей.Known methods of research are little adapted to study the interconnected modes of hardening and tempering of known methods of heat treatment of large parts and have the following significant disadvantages with respect to them:
1) the methods are not interconnected by a common research chain, where the gap is cooling during quenching to the end (temperature of the quenching medium) and heating during tempering from the temperature of the sample (environment);
2) the austenitization of the samples is not interconnected with saturation conditions simulating really long exposure times for hardening of real sections and cages of parts;
3) studies under conditions of continuous cooling at a given speed during quenching of continuous heating at a predetermined temperature during tempering without supplementing isothermal transformations to justify the reduced heating time during tempering of large parts.
Сущность изобретения состоит в том, что скорости непрерывного охлаждения с конечной температурой при закалке и непрерывного нагрева с начальной температурой при отпуске исследуются во взаимосвязи с учетом того, что они лишь в совокупности определяют структуру и свойства указанных деталей (а такие экспериментальные данные отсутствуют в имеющихся источниках информации). Скорости непрерывного охлаждения и непрерывного нагрева поверхности и центра реальных сечений и садок деталей будут различны, вследствие чего и температура этих зон к моменту окончания охлаждения при закалке и началу нагрева при отпуске будут различны, что вызывает и различие в структуре и свойствах поверхности и центра. Процессы превращения с непрерывным охлаждением и непрерывным нагревом осуществляются в условиях непрерывного изменения температуры даже при изотермическом отжиге, изотермической закалке и изотермической выдержке для отпуска в реальных сечениях и садках деталей. Но проведение исследований при непрерывном охлаждении и непрерывном нагреве требует единовременной регистрации изменений температуры, характера и полноты развития превращений, что технически достаточно сложно осуществимо и затрудняет широкое применение термокинетического исследования по сравнению с изотермическим, не требующим сложной аппаратуры. Термокинетическое и изотермическое исследования должны взаимно дополняться данными друг друга, что совокупно реализуется предлагаемым способом путем многоступенчатого охлаждения при закалке и многоступенчатого нагрева при отпуске, дающим объединенное и более точное представление о характере и полноте развития превращений в их взаимосвязи. The essence of the invention lies in the fact that the rates of continuous cooling with a final temperature during quenching and continuous heating with an initial temperature during tempering are studied in conjunction with the fact that they only together determine the structure and properties of these parts (and such experimental data are not available information). The rates of continuous cooling and continuous heating of the surface and the center of real sections and cages of parts will be different, as a result of which the temperature of these zones at the time of completion of cooling during quenching and the beginning of heating during tempering will be different, which also causes a difference in the structure and properties of the surface and center. The processes of transformation with continuous cooling and continuous heating are carried out under conditions of continuous temperature change even with isothermal annealing, isothermal hardening and isothermal holding for tempering in real sections and cages of parts. But carrying out research with continuous cooling and continuous heating requires a one-time recording of changes in temperature, the nature and completeness of the development of transformations, which is technically quite difficult to implement and complicates the widespread use of thermokinetic studies in comparison with isothermal, which does not require complex equipment. Thermokinetic and isothermal studies should be mutually supplemented with each other's data, which is jointly implemented by the proposed method by means of multi-stage cooling during quenching and multi-stage heating during tempering, giving a combined and more accurate idea of the nature and completeness of the development of transformations in their relationship.
Пример конкретного выполнения. An example of a specific implementation.
Для молотовых штампов высотой от 250 до 600 мм выдержка под закалку при температурах 850.870oC составляет 1,95.4,75 ч, поэтому один образец подвергается аустенитизации при температурах 850.870oC и выдержках 1,95.4,75 ч, а другой при повышенной температуре и выдержке 10 мин. Уменьшение или увеличение интенсивности мартенситного превращения для другого образца со сравниваемым требует уменьшения или увеличения температуры аустенитизации при неизменной выдержке 10 мин. Для деталей типа молотовых штампов и стали 5 ХНМ (и других им подобных марок) со скоростями охлаждения при закалке от 1200 до 300oC/ч исключено выделение феррита, предшествующего перлитному превращению, вследствие высокой устойчивости аустенита в перлитной области, что позволяет производить охлаждение при закалке образца в печи аустенитизации до 550oC, а затем в печи магнитометра до частичного мартенситного превращения. Молотовые штампы охлаждаются в закалочной среде до 150oC на поверхности и до 300oC в центре штампа, что с учетом ранее изложенного предопределяет основное содержание эксперимента: после аустенитизации с повышенных температур, соотнесенных по условиям насыщенности с реальными выдержками при нагреве под закалку через интенсивность мартенситного превращения, уменьшающейся с повышением температуры аустенитизации, образцы, охлажденные сначала с заданной скоростью в печи аустенитизации до 550oC, затем многоступенчато охлаждаются в печи магнитометра до 150oC (или 300oC) там же многоступенчато нагреваются до конца превращения. Соответственно трем известным способам термической обработки применительно к поверхности штампа высотой 250 мм, охлажденной при закалке до 150oC, два образца многоступенчато нагреваются (с несколькими последовательными нагревами и ступенями во времени) по двум режимам:
1) 250oC 2 ч, 300, 350, 400 и 450oC 4 ч, 500oC 2 ч;
2) 300oC 45 мин, 350, 400 и 450oC 45 мин, 500oC 1,5 ч.For hammer dies with a height of 250 to 600 mm, the hardening time at temperatures of 850.870 o C is 1.95.4.75 h, therefore, one sample is austenitized at temperatures of 850.870 o C and holdings of 1.95.4.75 h, and the other at elevated temperature and 10 min exposure A decrease or increase in the intensity of martensitic transformation for another sample with the compared one requires a decrease or increase in the austenitization temperature with a constant exposure of 10 min. For parts such as hammer dies and steel 5 HNM (and other similar grades) with cooling rates during quenching from 1200 to 300 o C / h excluded the release of ferrite prior to pearlite transformation, due to the high stability of austenite in the pearlite region, which allows cooling at quenching of the sample in an austenitization furnace to 550 o C, and then in a magnetometer furnace to a partial martensitic transformation. Hammer stamps are cooled in a quenching medium to 150 o C on the surface and to 300 o C in the center of the stamp, which, taking into account the foregoing, predetermines the main content of the experiment: after austenization from elevated temperatures, correlated according to saturation conditions with actual endurance during heating under quenching through intensity martensitic transformation, decreasing with increasing austenitization temperature, samples first cooled at a predetermined speed in an austenitization furnace to 550 o C, then they are multi-stage cooled in a magnesium furnace Tetometers up to 150 o C (or 300 o C) in the same place are multi-stage heated until the end of the transformation. Accordingly, the three known methods of heat treatment in relation to the surface of a stamp with a height of 250 mm, cooled during quenching to 150 o C, two samples are multi-stage heated (with several successive heating and steps in time) in two modes:
1) 250 o C 2 h, 300, 350, 400 and 450 o C 4 h, 500 o C 2 h;
2) 300 o C 45 min, 350, 400 and 450 o C 45 min, 500 o C 1.5 hours
Таким образом, основные этапы исследования для молотовых штампов высотой от 250 до 600 мм состоят из следующих последовательных мероприятий:
1. Выбор режимов аустенитизации на образцах размерами 2х10х60 мм из стали 5ХНМ в соответствующей печи магнитометра.Thus, the main stages of the study for hammer dies with a height of 250 to 600 mm consist of the following sequential measures:
1. The choice of austenitization modes on samples of 2x10x1060 mm in size from 5XHM steel in the corresponding magnetometer furnace.
1.1. Нагрев до 850.870oC и выдержка в течение 10 мин.1.1. Heating to 850.870 o C and holding for 10 minutes
1.2. Нагрев до 850.870oC и выдержка в течение 1,95.4,75 ч.1.2. Heating to 850.870 o C and holding for 1.95.4.75 hours
1.3. Нагрев до 910, 890 или 930, 870 или 950oC и выдержка в течение 10 мин.1.3. Heating to 910, 890 or 930, 870 or 950 o C and holding for 10 minutes
1.4. Полученные данные для образцов, термообработанных согласно подпунктов 1.2 и 1.3, соотносят между собой по одинаковой величине намагниченности при одинаковой температуре частичного мартенситного превращения. 1.4. The data obtained for samples heat-treated in accordance with subparagraphs 1.2 and 1.3 are related to each other by the same magnetization at the same temperature of partial martensitic transformation.
2. Выбор режимов охлаждения при закалке. Для поверхности штампов от 1200oC/ч (высотой 250 мм) по 400oC/ч (высотой 600 мм).2. The choice of cooling modes during hardening. For the surface of the dies from 1200 o C / h (250 mm high) 400 o C / h (600 mm high).
3. Выбор режимов нагрева при отпуске. Для поверхности штампов закаленные образцы нагревают со скоростями от 240oC/ч (высотой 250 мм) по 20oC/ч (высотой 600 мм) до температуры выдержки при 500.600oC.3. The choice of heating modes during vacation. For the surface of the dies, the hardened samples are heated at speeds from 240 o C / h (250 mm high) at 20 o C / h (600 mm high) to a holding temperature at 500.600 o C.
4. Основная экспериментальная часть. Охлажденные при закалке с заданной скоростью до температуры 150oC на поверхности и 300oC в центре штампа образцы нагревают для отпуска от 150 и 300oC с заданной скоростью до 500.600oC в течение от 1,5 до 20 ч, моделируя режимы реальных процессов отпуска штампов высотой от 250 до 600 мм.4. The main experimental part. Samples cooled at quenching at a given speed to a temperature of 150 o C on the surface and 300 o C in the center of the die are heated for tempering from 150 and 300 o C at a preset speed to 500.600 o C for 1.5 to 20 hours, simulating real stamping processes with a height of 250 to 600 mm.
Полученные данные оформляются в виде диаграмм превращений со взаимосвязанными режимами закалки и отпуска. The obtained data are drawn up in the form of transformation diagrams with interconnected quenching and tempering modes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5063316 RU2090631C1 (en) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Method of investigation of conversions at thermal treatment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5063316 RU2090631C1 (en) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Method of investigation of conversions at thermal treatment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2090631C1 true RU2090631C1 (en) | 1997-09-20 |
Family
ID=21613829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5063316 RU2090631C1 (en) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Method of investigation of conversions at thermal treatment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2090631C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2839878C1 (en) * | 2024-03-21 | 2025-05-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Method for determining mode of tempering of articles from structural steels |
-
1992
- 1992-06-30 RU SU5063316 patent/RU2090631C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Попов А.А., Попова Л.Е. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. Справочник термиста. - М.- Свердловск: Машгиз, 1961, с.21 - 26 2. Склюев П.В. Превращение аустенита при непрерывном охлаждении в связи с механическими свойствами высоколегированных сталей. Сб. материалов конференции. - М.- Свердловск: Машгиз, 1950, с.126 - 137 3. Апаев Б.А. Фазовый магнитный анализ сплавов. - М.: с.177 - 200. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2839878C1 (en) * | 2024-03-21 | 2025-05-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Method for determining mode of tempering of articles from structural steels |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SE9903880D0 (en) | Method for heat treatment of structural parts of steel or cast iron | |
| US6843867B1 (en) | Method of austempering steel parts | |
| RU2090631C1 (en) | Method of investigation of conversions at thermal treatment | |
| US3595707A (en) | Forged anti-friction bearing component manufacture | |
| US20080190522A1 (en) | Process for Heat Treatment of Steel or Cast Iron Workpieces | |
| Reti et al. | Quenchant performance analysis using computer simulation | |
| RU2816975C1 (en) | Method of heat treatment of articles made from steel with carbon content of 0,4-1,5% | |
| RU2031963C1 (en) | Method for production of rolled products of carbide and of alloyed steels having two-phase structure as finely dispersed ferrite and finely dispersed perlite | |
| Lacarac et al. | Predictions and measurements of residual stresses from forging and heat treatment | |
| Réti et al. | Computerized Process Planning in Heat Treating Practice Using Personal Computers | |
| RU2178004C1 (en) | Method of heat treatment of cylindrical large-sized articles | |
| Nürnberger et al. | Isothermal Microstructural Transformations of the Heat‐treatable Steel 42CrMo4 during Heat‐treatment following Hot‐forming | |
| RU2094485C1 (en) | Method of strengthening low-carbon steels | |
| CA1200741A (en) | Method and apparatus for sectionwise heat treatment of component parts of ferrous materials | |
| Biswas et al. | An Investigation on Divorced Eutectoid Growth of Cementite in Eutectoid Steel | |
| RU2035517C1 (en) | Method for heat treatment of double-pour cast iron rolls | |
| SU863675A1 (en) | Method of thermocyclic treatment of white cast iron | |
| Parusov et al. | Transformation of austenite into granular pearlite in carbon and alloy steels | |
| RU2017838C1 (en) | Tool steels thermal processing method | |
| SU393328A1 (en) | • 3-16LIOTEKA | |
| SU971894A1 (en) | Method and apparatus for determining hardenability of deep hardening steels | |
| RU2133286C1 (en) | Method of manufacturing solid wheels | |
| SU1147762A1 (en) | Method of manufacturing section steel for cold upsetting | |
| RU2081191C1 (en) | Method of heat treatment of articles | |
| SU831811A1 (en) | Method of thermal treatment of mean-carbon steel billets |