Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы): термическая обработка металлических изделий является неотъемлемой частью технологического процесса любого машиностроительного предприятия. Она может являться как промежуточной операцией в производственном цикле, так и основной конечной операцией при создании деталей машин. Это энергетически затратная операция, требующая немалых ресурсов. Цель работы: изучение оптимальных режимов термовременной обработки для изделий из различных марок сталей. Термовременная обработка также является одним из видов термической обработки металлов. Представляет собой кратковременное тепловое воздействие на металл при невысоких температурах, улучшая его механические характеристики при небольших энергетических затратах вследствие кратковременного воздействия. Задачей данных исследований является поиск рациональных режимов термовременной обработки для отливок из стали марки 150ХНМ. Используемые методы: для анализа химического состава стали применялся спектральный метод определения содержания химических элементов. Для термического анализа отливок – метод дифференциальной сканирующей калориметрии. Новизна: среднеуглеродистая валковая сталь данной марки подвергается очень сложной и энергоемкой термической обработке. Термовременная обработка позволяет упростить режимы термической обработки отливок и снизить энергетические затраты. Сталь марки 150ХНМ является заэвтектоидной, используется для изготовления кованых и литых валков горячей прокатки, а также применяется для изготовления валков холодной прокатки. Режим термической обработки для данной марки стали состоит из предварительного тройного отжига и окончательной термической обработки по режиму двойной нормализации с высоким отпуском. Существенным недостатком данной стали после прхождения такой термической обработки является невысокая твердость металла. Это связано с низкой скоростью охлаждения после аустенизации, процесса, аналогичного закаливанию углеродистых сталей, состоящего из нагрева до 1050–1100°С, кратковременного (в течение 10 мин) выдерживания при этой температуре и последующего быстрого охлаждения. Результат: проведенные эксперименты показали, что, используя термовременную обработку для данной марки, можно повысить твердость металла, не прибегая к сложным и энергозатратным режимам термической обработки. Практическая значимость: получены иходные данные для проведения режимов термовременной обработки для отливок из марки 150ХНМ.
Ключевые слова
Сталь, термовременная обработка, структура, твердость, износостойкость, температура, нагрев, охлаждение.
1. Будагьянц Н.А., Карсский В.Е. Литые прокатные валки. М.: Металлугия, 1983. 245 с.
2. Образование горячих трещин в низколегированной стали: исследование критических режимов / Брунелли К., Бруски С., Джотти А., Ленчина Р., Дабала М. // Вестник Магнитогорского госудаственного технического университета им. Г.И. Носова. 2016. №1. С. 79–87.
3. Влияние режимов термовременной выдержки на структуру и свойства стальных отливок / Емельянов А.А, Чернов В.П, Ефимов А.В, Данилюк К.А // Литейные процессы / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2010. С. 12–16.
4. Пат. 2540241 Российская Федерация. Сталь для изготовления кованых прокатных валков / А.Г. Орлов, Е.Н Шестакова, Г.А. Орлов, А.И. Потапов. Заявитель и патенто обладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт машиноведения» Уральского отделения Российской академии наук; заявл. 2012; опубл. 2014.
5. Гудцов Н.Т., Бернштейн М.Л., Рахштадт А.Г. Металловедение и термическая обработка стали и чугуна. Справочник. М.: Металлургиздат, 1956. С. 1204.
6. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1978. 648 с.
7. Свойства и стойкость валков из заэвтектоидной стали / Т.С.Скобло, В.А.Воронина, Н.И.Сандлер и др. // БНТИ ЧМ. 1971. Вып. 3(647). С.35–37.
8. Повышение износостойкости стали 150ХНМ высркртемпературной закалкой / Филиппов М.А., Гервасьев М.А., Худорожкова Ю.В., Юровских В.В., Легчило В.В., Гаранин Н.A.; ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина». Екатеринбург, 2010. 115 с.
9. Ефимов А.В., Чернов В.П. Изменение структуры литой стали при термовременной обработке // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И.Носова, 2016. 125 с.
10. Коршунов Л.Г. Изнашивание металлов при трении // Металловедение и термическая обработка стали / под ред. М.Л. Бернштейна и А.Г. Рахштадта. М.: Металлургия, 1991. Т. 1, кн. 2. С. 289–424.