CS276660B6

CS276660B6 - Method of heat treatment of components with high creep resistance at normal temperatures

Info

Publication number: CS276660B6
Application number: CS897231A
Authority: CS
Inventors: Josef Ing Csc Bystricky; Miroslav Ing Bartoska
Original assignee: Skoda Kp
Priority date: 1989-12-06
Filing date: 1989-12-06
Publication date: 1992-07-15
Also published as: CS723189A3

Abstract

Ocel obsahující kromě železa v hmot. množstvích 0,25 až 0,45 % uhlíku, 0,20 až 0,80 % manganu, 0,10 až 0,60 % křemíku, 1 až 2 % chrómu, 4 až 5 % niklu, 0,20 až 0,60 % molybdenu, 0,20 až 0,60 % wolframu, 0,08 až 0,20 % niobu, max. 0,030 % fosforu, max. 0,030 % síry, se po ohřevu na kalicí teplotu ochlazuje v intervalu teplot austenitisační teplota, teplota 600 °C, rychlostí 0,25 až 6,40 °C.s . Tím se dosáhne toho, že z tuhého roztoku postupně precipitují karbidy niobu, wolframu a molybdenu.Steel containing, in addition to iron, in mass quantities of 0.25 to 0.45% carbon, 0.20 to 0.80% manganese, 0.10 to 0.60% silicon, 1 to 2% chromium, 4 to 5% nickel, 0.20 to 0.60% molybdenum, 0.20 to 0.60% tungsten, 0.08 to 0.20% niobium, max. 0.030% phosphorus, max. 0.030% sulfur, after heating to the hardening temperature, is cooled in the temperature interval austenitizing temperature, temperature 600 °C, at a rate of 0.25 to 6.40 °C.s. This ensures that carbides of niobium, tungsten and molybdenum gradually precipitate from the solid solution.

Description

Vynález se týká způsobu tepelného zpracování měřicích pružin. Měřicí pružiny patří v technice k jedněm z nejdůležitějších konstrukčních prvků v přístrojích pro měření síly a momentu. Funkce měřicí pružiny spočívá v tom, že měřená síla nebo moment deformuje měřicí pružinu, která může mít nejrůznější tvar a rozměry. Způsob měření deformace je ku příkladu mechanický, optický, pneumatický, elektrický. Přesnost převodu měřené síly nebo momentu na deformaci závisí na fyzikálně-mechanických vlastnostech pružin, zejména na jevech hysterese.The invention relates to a method for the heat treatment of measuring springs. Measuring springs are one of the most important components in technology in measuring force and torque. The function of the measuring spring is that the measured force or moment deforms the measuring spring, which can have various shapes and dimensions. The method of measuring deformation is, for example, mechanical, optical, pneumatic, electrical. The accuracy of the conversion of the measured force or moment to deformation depends on the physical-mechanical properties of the springs, especially on the phenomena of hysteresis.

Doposud se způsob tepelného zpracování měřicích pružin, zhotovených z vysokolegovaných CrNi ocelí typu maraging, prováděl tak, že po austenitizačním ohřevu na teploty 960 až 1 000 °C se ochladily v oleji, s následným popuštěním 420 až 480 °C. Výsledná mez pevnosti v tahu byla 1 200 až 1 600 MPa. Nebo se měřicí pružina z MnSiCr pružinové oceli kalila z teploty 860 °C v oleji, popouštěla na 300 až 400 °C. Mez pevnosti se pohybovala v intervalu 1 200 až 1 400 MPa. Ve zkušebních strojích jsou měřicí pružiny zatěžovány silou, která má hodnotu 10 % meze kluzu v tahu. I při tomto zatížení dochází k jejich trvalé deformaci. Měření je zatíženo chybou, jejíž hodnota se zjistí až po provedeném měření.Hitherto, the method of heat treatment of measuring springs made of high-alloyed CrNi steels of the maraging type has been carried out by cooling in oil after austenitizing heating to temperatures of 960 to 1000 ° C, followed by tempering of 420 to 480 ° C. The resulting tensile strength was 1,200 to 1,600 MPa. Alternatively, the MnSiCr spring steel measuring spring was hardened from 860 ° C in oil, tempered to 300 to 400 ° C. The yield strength ranged from 1,200 to 1,400 MPa. In testing machines, the measuring springs are loaded with a force that has a value of 10% of the yield strength in tension. Even under this load, their permanent deformation occurs. The measurement is burdened with an error, the value of which is determined only after the measurement is performed.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob tepelného zpracování součástí s vysokou odolností proti tečení za obvyklých teplot z oceli obsahující kromě železa v hmot, množstvích 0,25 až 0,45 % uhlíku, 0,20 až 0,80 % manganu, 0,10 až 0,60 % křemíku, 1 až 2 % chrómu, 4 až 5 % niklu, 0,20 až 0,60 % molybdenu, 0,20 až 0,60 % wolframu, 0,08 až 0,20 % niobu, max. 0,030 % fosforu, max. 0,030 % síry, vyznačeného tím, že z kalicí teploty se součásti ochlazují v intervalu austenitisační teplota, teplota 600 °C, rychlostí 0,2 až 6,40The above-mentioned disadvantages are eliminated by the method of heat treatment of components with high creep resistance at usual temperatures from steel containing, in addition to iron in masses, amounts of 0.25 to 0.45% of carbon, 0.20 to 0.80% of manganese, 0.10 to 0. 60% silicon, 1 to 2% chromium, 4 to 5% nickel, 0.20 to 0.60% molybdenum, 0.20 to 0.60% tungsten, 0.08 to 0.20% niobium, max. 0.030% phosphorus, max. 0.030% sulfur, characterized in that the components are cooled from the hardening temperature in the interval austenitization temperature, temperature 600 ° C, at a rate of 0.2 to 6.40

Výhodou způsobu tepelného zpracování podle vynálezu je vynikající odolnost základní kovové matrice proti tečení při teplotě +20 °C. Hodnota tečení při teplotě +20 °C je nejméně o jeden řád nižší, než u dosud známých postupů tepelného zpracování. Příznivé hodnoty meze tečení za obvyklých teplot jsou důsledkem precipitačních jevů, probíhajících při tepelném zpracování podle vynálezu. V důsledku řízené rychlosti ochlazování v teplotním intervalu austenitizační teplota, teplota 600 °C, vylučuje se z austenitu jemná disperse karbidů niobu, molybdenu a wolframu. Zatímco karbidy niobu precipitují převážně po hranicích bývalých austenitických zrn, karbidy molybdenu a wolframu precipitují uvnitř austenitických zrn. Existence jemně dispersního precipitátu ve spojení se základní martenzitickou matricí jsou tím činitelem, který brzdí proces tečení při teplotě +20 °C.The advantage of the heat treatment method according to the invention is the excellent creep resistance of the base metal matrix at a temperature of + 20 ° C. The creep value at a temperature of +20 ° C is at least one order of magnitude lower than in the hitherto known heat treatment processes. The favorable values of the creep limit at the usual temperatures are due to the precipitation phenomena which take place during the heat treatment according to the invention. Due to the controlled cooling rate in the temperature range of the austenitization temperature, 600 ° C, a fine dispersion of niobium, molybdenum and tungsten carbides is precipitated from the austenite. While niobium carbides precipitate predominantly along the boundaries of former austenitic grains, molybdenum and tungsten carbides precipitate inside austenitic grains. The existence of a finely dispersed precipitate in conjunction with a basic martensitic matrix is a factor which inhibits the creep process at +20 ° C.

PříkladyExamples

Příkladem tepelného zpracování podle vynálezu je tepelné zpracování měrného členu siloměru o průměru 182 mm, délky 230 mm, hmotnosti 26 kg. Z oceli □ chemickém složení: 0,34 % uhlíku, 0,52 % manganu, 0,26 % křemíku, 1,31 % chrómu, 4,45 % niklu, 0,41 % molybdenu, 0,52 % wolframu, 0,10 % niobu, 0,018 % fosforu, 0,008 % síry, zbytek železo, se kováním za tepla zhotoví polotovar. Po jeho vyžíhání na měkko následuje mechanické opracování s přídavkem 0,2 mm na plochu pro broušení.An example of a heat treatment according to the invention is the heat treatment of a measuring element of a load cell with a diameter of 182 mm, a length of 230 mm and a weight of 26 kg. Of steel □ chemical composition: 0.34% carbon, 0.52% manganese, 0.26% silicon, 1.31% chromium, 4.45% nickel, 0.41% molybdenum, 0.52% tungsten, 0, 10% niobium, 0.018% phosphorus, 0.008% sulfur, the remainder iron, a semi-finished product is made by hot forging. After soft annealing, mechanical machining follows with the addition of 0.2 mm to the grinding surface.

Konečné tepelné zpracování se provede následujícím postupem. Součást se předehřeje v elektrické šachtové peci na teplotu 300 až 340 °C, prodleva 1 h. Vlastní ohřev na austenitizační teplotu se provede v solné lázni, teplota 840 - 10 °C, prodleva na teplotě 50 minut. Následuje ochlazení na vzduchu do teploty povrchu 600 °C, potom ochlazení v termální solné lázni, teplé 180 °C. Rychlost ochlazování v intervalu kalicí teplota, teplota 600 °C, je 0,83 ^QC.s^-''·. Po vychlazení na teplotu dílny se odstraní zbytky solí vyvařením ve vodě. Následuje popouštění na teplotu 240 í 10 °C po dobu 4 h. Pevnostní a plastické vlastnosti, representované trhací zkouškou a zkouškou rázem v ohybu jsou následující: mez pevnosti 1 650 MPa, mez kluzu 1 350 MPa, tažnost 6,8 %, kontrakce 31,5 %, vrubová _o houževnatost 42 J.cm .The final heat treatment is performed as follows. The part is preheated in an electric shaft furnace to a temperature of 300 to 340 ° C, delay 1 h. The actual heating to the austenitization temperature is performed in a salt bath, temperature 840 - 10 ° C, delay at a temperature of 50 minutes. This is followed by cooling in air to a surface temperature of 600 ° C, then cooling in a thermal salt bath, warm to 180 ° C. The cooling rate in the interval hardening temperature, temperature 600 ° C, is 0.83 ^Q Cs ^- '' ·. After cooling to workshop temperature, residual salts are removed by boiling in water. This is followed by tempering at a temperature of 240 and 10 ° C for 4 hours. , 5%, notched _ toughness 42 J.cm.

Dalším příkladem tepelného zpracování podle vynálezu je tepelné zpracování měrných trámců o rozměru HO x 30 x 260 mm, hmotnosti 1,21 kg, o chemickém složení: 0,41 % uhlíku, 0,62 % manganu, 0,35 % křemíku, 1,52 % chrómu, 4,61 % niklu, 0,51 % molybdenu, 0,48 %Another example of heat treatment according to the invention is the heat treatment of specific beams with dimensions HO x 30 x 260 mm, weight 1.21 kg, with chemical composition: 0.41% carbon, 0.62% manganese, 0.35% silicon, 1, 52% chromium, 4.61% nickel, 0.51% molybdenum, 0.48%

CS 276 660 B6 2 wolframu, 0,09 % niobu, 0,020 % fosforu, 0,010 % síry, zbytek železo. Po mechanickém opracování výkovku s přídavkem 0,3 mm na čistý rozměr součásti se provede tepelné zpracování. Součásti se založí do vakuové pece a postupně ohřejí na teplotu 860 - 10 °C. Po prodlevě na kalicí teplotě 1 h se provede vychlazení v přetlakové komoře dusíkem. V intervalu teplot 860 až 400 °C bude přetlak 2 000 MPa a rychlost ochlazování je 2,1 až 2,8 °C.s Po dosažení teploty 400 °C se přetlak upraví na 600 MPa, tím se sníží ochlazovací rychlost na 0,8 až 1,2 θΟ.Ξ^-·¹·. Popouštění se provede ve vakuové peci na teplctu 240 - 10 °C, prodleva 3 hpdiny, pohlazení v peci. Po tomto tepelném zpracování mají měrné trámce následující mechanické vlastnosti: mez pevnosti v tahu 1 6B5 MPa, mez kluzu v tahu 1 370 MPa, tažnost -2CS 276 660 B6 2 tungsten, 0.09% niobium, 0.020% phosphorus, 0.010% sulfur, the remainder iron. After mechanical machining of the forging with the addition of 0.3 mm to the net dimension of the part, heat treatment is performed. The components are placed in a vacuum oven and gradually heated to a temperature of 860 - 10 ° C. After a residence time at the hardening temperature of 1 h, cooling is carried out in a pressurized chamber with nitrogen. In the temperature range of 860 to 400 ° C, the overpressure will be 2,000 MPa and the cooling rate is 2.1 to 2.8 ° C. When the temperature reaches 400 ° C, the overpressure is adjusted to 600 MPa, thus reducing the cooling rate to 0.8 to 1 , 2 θΟ.Ξ ^- · ¹ ·. Tempering is performed in a vacuum oven at a temperature of 240 - 10 ° C, a delay of 3 hp, caressing in the oven. After this heat treatment, the specific beams have the following mechanical properties: tensile strength 1 6B5 MPa, yield strength 1 370 MPa, elongation -2

6,2 %, kontrakce 32,6 %, vrubová houževnatost 45 O.cm .6.2%, contraction 32.6%, notched toughness 45 O.cm.

Hodnota trvalé deformace při zatížení tříbodovým ohybem při teplptě +20 °C, napětí 140 MPa, dpsahuje 0,028 °/pp při době zatěžování 86 400 sec, což je hodnota desetinásobně menší, než u známých postupů tepelného zpracování oceli ČSN 16640.The value of permanent deformation under three-point bending load at a temperature of +20 ° C, stress 140 MPa, dp contains 0.028 ° / pp at a loading time of 86 400 sec, which is ten times smaller than the known heat treatment procedures of steel ČSN 16640.

Claims

PATENT CLAIMS

Method of heat treatment of components with high creep resistance at usual temperatures from steel containing, in addition to iron in masses, amounts of 0.25 to 0.45% of carbon, 0.20 to 0.80% of manganese, 0.10 to 0.60% of silicon , 1 to 2% chromium, 4 to 5% nickel, 0.20 to 0.60% molybdenum, 0.20 to 0.60% tungsten, 0.08 to 0.20% niobium, max. 0.030% phosphorus, max. 0.030% sulfur, characterized in that the components are cooled from the hardening temperature in the interval austenitization temperature, temperature 600 ° C, at a rate of 0.25 to 6.40 ° C.