Перейти к содержанию
man.andrey

Измельчение зерна закаленной штамповки сталь 20Х13

Рекомендуемые сообщения

Уважаемые знатоки, помогите пожалуйста решить проблему. Заготовка из стали 20Х13 штампуется в закрытом штампе с температуры нагрева 1130 градусов. Зерно получается 8 балла по ГОСТ 8233-56 "Эталоны микроструктуры, сталь" (им пользуется моя металлографист), это крупное зерно в отличие от баллов по ГОСТ 5639-82 (там 8 балл ближе к мелкому зерну). Заготовка за время нахождения в закрытом штампе успевает закалиться (эта сталь калится даже на воздухе) и при термообработке на мелкое зерно (отжиг, затем закалка и отпуск) срабатывает так называемая структурная наследственность и измельчение зерна не происходит. Когда заготовку из штампа вынимали быстро и переносили в печь 700 градусов и 3 часа выдержки (чтобы аустенит превратился в ферритно карбидную смесь, а не в мартенсит или бейнит), термообработка на мелкое зерно сработала - получился сорбит 3-4 балла. Но при такой технологии присутствует человеческий фактор (чуть медленнее выполнил действия и деталь успела закалиться), а результат нужен 100%. Возможно ли измельчить зерно термообработкой с исходной структурой мартенсит или бейнит (чтобы не зависеть от человеческого фактора). Если у кого есть такой опыт, буду очень признателен.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

конкретно с 20Х13 не работал, но для сталей близкого состава можно рекомендовать при исходной мартенситной структуре (с остаточным аустенитом) двукратный отпуск (525С 1ч, охлаждение на воздухе до комнатной темп-ры, отпуск 650С 2 часа) и повторную закалку от минимальной (ок. 1000С) температуры.

вот в случае бейнитной структуры намного сложнее - даже такая сложная ТО еще не гарантия результата! озможно, потребуется тройной отпуск (1 от 525 и два от 650)

Изменено пользователем Weilant

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Спасибо, Константин. Попробую, но чуть позже. Уточните, пожалуйста, для какой стали эти рекомендации. После первого и второго отпуска охлаждение на воздухе до комнатной температуры обязательно или можно сразу нагревать до более высокой температуры? Если ваши рекомендации дадут результат, будет очень хорошо. Всё что рекомендуют в литературе для устранения структурной наследственности (нагрев со скоростью около 100 С/мин., или нагрев до высокой температуры выше точки В Чернова, или термоциклическая обработка) не очень удобно реализовать в условиях производства.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

После первого и второго отпуска охлаждение на воздухе до комнатной температуры обязательно или можно сразу нагревать до более высокой температуры?

Зависит от того, насколько высокое качество Вам нужно. Скажем так - охлаждение на воздухе до комнатной температуры не обязательно, но весьма желательно: лучше микроструктура (меньше разнозернистость), меньше закалочная деформация, выше пластичность - но, разумеется, и обходится дороже!

Изменено пользователем Weilant

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Качество структуры в данном случае необходимо максимально возможное. Штамповка - заготовка лопатки компрессора наземного ГТД. Для того и стараюсь добиться хорошей структуры, чтобы предотвратить преждевременное усталостное разрушение лопатки. Поэтому всё буду делать по максимуму. Константин, напишите, пожалуйста, с какой сталью близкой по химсоставу к 20Х13 Вы проводили термообработку с двойным отпуском и закалкой. Насколько она близка по химсоставу?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Weilant, Качество структуры в данном случае необходимо максимально возможное. Штамповка - заготовка лопатки компрессора наземного ГТД. Для того и стараюсь добиться хорошей структуры, чтобы предотвратить преждевременное усталостное разрушение лопатки. Поэтому всё буду делать по максимуму. Константин, напишите, пожалуйста, с какой сталью близкой по химсоставу к 20Х13 Вы проводили термообработку с двойным отпуском и закалкой. Насколько она близка по химсоставу?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

С 30-40Х13 работаю часто, но задачи измельчения зерна никогда не ставились. На Х12МФ получалось (хотя в ней углерода почти на порядок больше, но он в основном "сидит" в карбидах, а в аустените при закалочном нагреве его 0,2-0,4% - т.е. сопоставимо с 20Х13).

Кстати, два вопроса по поводу:

Когда заготовку из штампа вынимали быстро и переносили в печь 700 градусов и 3 часа выдержки (чтобы аустенит превратился в ферритно карбидную смесь, а не в мартенсит или бейнит), термообработка на мелкое зерно сработала - получился сорбит 3-4 балла. Но при такой технологии присутствует человеческий фактор (чуть медленнее выполнил действия и деталь успела закалиться), а результат нужен 100%.

1) у Вас реально были случаи, что заготовка успела закалиться и лишь затем была вновь нагрета 700 градусов и 3 часа выдержки?

2) И каков был результат - в смысле структуры?

Теоретически, результат должен быть не хуже, а даже лучше, чем при посадке в печь горячей заготовки! Попробуйте сравнить оба варианта (целенаправленно остудите одну заготовку и потом отпустите на 7000, а затем сравните микроструктуру) - и если всё окажется в порядке, работайте по этой схеме и не заморачивайтесь насчет "человеческого фактора"!

Изменено пользователем Weilant

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

man.andrey, Вы не указали требуемую твердость от деталей в конечном состоянии?

 

(после отпуска на 700С - твердости не будет).

 

Мое мнение: первое сообщение от ТС написано несколько некорректно.

Необходима повторная закалка (с нормальных температур 1000-1030С, а не 1130С) заготовок с последующим отпуском на нужную твердость (температуру подбирать).

 

Складывается такое впечатление, что пытаетесь сэкономить (на второй термообработке), сразу после штамповки получить готовую деталь с мелким зерном.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Необходима повторная закалка (с нормальных температур 1000-1030С, а не 1130С

разумеется, она необходима - но перед ней во избежание структурной наследственности как раз и нужен высокий отпуск!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Weilant, из первого сообщения ТС я понял, что они сразу из штамка волокут детали в печь на 700С, не давая им остывать на воздухе (не дают закалиться в штампе). И только после трех часов изотермической выдержки - идет закалка.

 

Когда заготовку из штампа вынимали быстро и переносили в печь 700 градусов и 3 часа выдержки (чтобы аустенит превратился в ферритно карбидную смесь, а не в мартенсит или бейнит), термообработка на мелкое зерно сработала - получился сорбит 3-4 балла.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

из первого сообщения ТС я понял, что они сразу из штамка волокут детали в печь на 700С, не давая им остывать на воздухе (не дают закалиться в штампе).

Да, так они и делают - если перед закалкой обеспечить трооститную структуру, наследования структуры тоже не будет (данный вид ТО обычно именуют "патентирование"). Так проще и надежнее устраняется наследственность, но зерно будет заметно крупнее, чем после закалки и высокого отпуска на ту же температуру - в передлах одного трооститного блока зарождаются однонаправленные зерна аустенита, и после растворения карбидов они быстро сливаются в одно зерно (т.н. 3й механизм рекристаллизации - слияние зерен).

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Weilant, Распишу всё что делал подробнее, может из первого моего сообщения не очень понятна очерёдность действий при термообработке. 1 вариант. Нагрел заготовку до 1130С, деформация в штампе, остывание на воздухе (закалилась), далее закалка 1020С на масло и отпуск 720С 3 часа. Зерно 7-8 балл по ГОСТ 8233-56 (крупное, осталось таким, как при нагреве 1130С). Структурная наследственность присутствует.

2 вариант. Нагрел заготовку до 1130С, деформация в штампе, не давая остыть заготовке (до температуры преобразования аустенита в бейнит или мартенсит) быстрое перемещение её в печь с температурой 700С, выдержка в печи 3 часа для превращения аустенита в ферритно карбидную смесь, далее закалка 1020С на масло и отпуск 720С 3 часа. Зерно 3-4 балл по ГОСТ 8233-56 (мелкое), структура сорбит отпуска, удовлетворительная. Структурная наследственность отсутствует.

(Всё как по теории - закалка с исходной структурой мартенсит или бейнит даёт структурную наследственность, закалка с исходной структурой перлит, сорбит или тростит не даёт структурной наследственности.

Штамповки делают на стороне. При моём контроле действий штамповщика (быстрый перенос из штампа в печь) на пробной партии по 2 варианту всё получилось. На следующей партии (без моего контроля) опять крупное зерно. Хочу найти способ измельчения зерна термообработкой с любой исходной структурой, чтобы гарантировано иметь структуру сорбита не выше 5 балла по ГОСТ 8233-56.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Хочу найти способ измельчения зерна термообработкой с любой исходной структурой, чтобы гарантировано иметь структуру сорбита не выше 5 балла по ГОСТ 8233-56.

Гарантированно - это разве что ТЦО, но это долго и нудно. А главное - режим ТЦО для 20Х13 я нигде не встречал. Чисто умозрительно, исходя из ИТД и ТКД, я бы попробовал - нагрев до 850-870С, выдержка 1 час, охлаждение с печью до 660С. Повторить от 3 до 10 раз (сколько хватит реально - без опытов не скажешь)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Weilant, Точка Ас3 для 20Х13 950С. Если делать ТЦО, то нужно переходить через точку Ас3, чтобы произошли фазовые превращения. Нагрев до 850-870С даст неполный отжиг, который применяется для улучшения обрабатываемости стали (инструкция ПИ 1.2.352-87 ВИАМ). Константин, если что-то получится, обязательно поделюсь. Вам большое спасибо за помощь в решении моей проблемы.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Если делать ТЦО, то нужно переходить через точку Ас3, чтобы произошли фазовые превращения.

Далеко не всегда, режимов ТЦО существует чуть более, чем дофига (в зависимости от их назначения) - ВТЦО, СТЦО, МТЦО, ЦЭТО и т.д.. Фича в чем: если греть выше Ас3, при охлаждении и выдержке в районе Ar1 получим пластинчатый перлит, что не есть гут. А если греть между Ас1 и Ас3, часть карбидов остается нерастворенной. и при достаточно медленном (с печью) охлаждении до Ar1 углерод "садится" на недорастворенные карбиды, и образуется зернистый перлит. Для ШХ15 хватает одного цикла с нагревом до 800-820С ("сфероидизирующий отжиг") - но для высоколегированных одного цикла почти наверняка не хватит!

Изменено пользователем Weilant

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

man.andrey, из практики

 

если хром в 20Х13 на минимуме, а углерода выше среднего ... то при закалке с температур существенно ниже Ас3 - происходит закалка на воздухе до 40HRC (сечение заготовок более 100мм).

 

при нагреве под закалку до температур 930-950С - на воздухе закалится любая плавка 20Х13 в не зависимости от хим состава (твердость будет различной конечно). При закалке на масло - скорее всего во всех случаях будет выше 40HRC.

я бы попробовал - нагрев до 850-870С

можете попробовать закалить с 870С, на воздух или на масло с последующим высоким отпуском (660-680С)

закалка с исходной структурой перлит, сорбит или тростит не даёт структурной наследственности.

.

по поводу этого

если Вы будете перекаливать с 870С на воздух, то у Вас в структуре после закалки будет много троостита (ввиду значительного снижения прокаливаемости, с уменьшением температуры из-за уменьшения размера зерна).

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу


×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.