Перейти к публикации
E_Dmitri_E

Разная твердость на поверхности изделия от 30...50 HRC 40X

Рекомендованные сообщения

Здравствуйте ! После закалки трубы из стали 40Х, наблюдается разная твердость 30...51 HRC, по длине и окружности. Закалка производилась на полимерный раствор 30-50 градусов, раствор постоянно перемешивается, температура закалки 860 градусов, время выдержки рассчитано верно. Нарушение термистами технологического процесса исключено, так же как и неисправность оборудования. Так как другие изделия из другого проката соответствуют нужным параметрам после термической обработки и производиться контроль качества работы термистов. Химический анализ стали соответствует 40Х. Помогите пожалуйста !

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
12 часов назад, E_Dmitri_E сказал:

Так как другие изделия из другого проката соответствуют нужным параметрам после термической обработки и производиться контроль качества работы термистов. Химический анализ стали соответствует 40Х.

раз так, то одна из причин в трубе.  Проверяйте химию на той поверхности где меньшая твердость (именно на поверхности) - возможно обезуглероживание проката.

Подскажите, каким твердомером делаете замер твердости на трубах?

И еще, вопрос общий,  какие поводки при закалке труб из стали 40Х? (и вообще, с какой целью заложена эту сталь для трубы? .... Клапана делаете что ли)

 

примечание: можно отпуском "выровнять" твердость по периметру (даже при столь значительном разбеге после закалки), и исправить огрехи металлургов.

Какая твердость трубы требуется после отпуска?

Изменено пользователем ycnokou

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

На мой взгляд, это один из видов брака при металлопрокате (Ликвация). Замер твердости делаем на бренелле, химию проверяем спектральным анализом. В качестве поводков, приваренные кольца к торцам трубы и подвешиваем в специальную оснастку. Линейный размер трубы 1700 мм, даже не представляю как можно выровнять твердость при помощи печи с данным разбегом твердости. Нужная твердость 30...34 HRC. Вопрос, можно ли как то проверить факт Ликвации, как это можно сделать и как можно справиться с данной проблемой ?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Делайте отпуск на 470-480 градусов, и попадете в допуск

там где было 30HRC - почти столько и останется (до 28HRC может сбросить)

а там где было 50HRC - должна приблизиться к 34HRC (может будет 36HRC).  Окажется "почти" допуске.  

Ликвации имеют обычно небольшой размер (никак не метровых размеров)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Хорошо знакомая история! Каковы структура свойства стали в состоянии поставки, проверяли? Если сталь была отожжена по стандартному (далеко не оптимальному) режиму, то структура - крупнозернистый феррит + перлит примерно 50:50. При аустенитизации по стандартной схеме (с выдержкой 30-60 минут) содержание углерода выравнивается, а вот хрома - фигушки! В итоге на месте бывших перлитных зерен Вы получаете 0,4%С и 1,5%Cr, и эти участки спокойно калятся на мартенсит с твердостью 50HRc - а на месте бывших ферритных зерен Вы получаете те же 0,4%С и всего 0,2-0,3%Cr, и эти участки в полимере калятся на троостит с твердостью 30HRc.

Метод исправления - при нагреве под закалку держать при 860С не менее 3 часов (а лучше 4 часа). Дорого и нудно, но дешевле не получится (альтернатива - нагрев до 900С, аустенитизация 2 часа, нормализация, а затем закалка от 860С с выдержкой 1 час - обойдется не дешевле)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Weilant

у ТС труба из 40Х (ранее и не предполагал что такие трубы бывают). Кто их (производителей) знает как они трубу отжигают, а потом выкатывают (или наоборот).

Рекомендую провести на одной трубе отпуск на 470-480С, и посмотреть что будет с твердостью. Если там, где после закалки было 30HRC - твердость существенно снизится, то значит ситуация такова, как описывал Weilant (углеродистые стали хорошо сбрасывают твердость на отпуске при этой температуре). А если твердость снизится незначительно (будет 27-28HRC), то вся проблема в обезуглероживании (или в медленном охлаждении трубы в этой стороне).

Есть такое предположение, что такая проблема не разовая у ТС (просто ранее они по периметру твердость не измеряли, вот и были не в курсе того, что есть проблема).

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
4 часа назад, ycnokou сказал:

Если там, где после закалки было 30HRC - твердость существенно снизится, то значит ситуация такова, как описывал Weilant (углеродистые стали хорошо сбрасывают твердость на отпуске при этой температуре). А если твердость снизится незначительно (будет 27-28HRC), то вся проблема в обезуглероживании (или в медленном охлаждении трубы в этой стороне).

Не факт. Сильно сбрасывает твердость мартенсит (т.к. превращается в троостит отпуска), а троостосорбит закалки - весьма незначительно (т.к. пластины коагулируют медленно), после 470-480С там твердость может вообще не измениться. а при 600-650С упадет до 25-27HRc из-за релаксации напряжений!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Weilant 

 при работе со сталью 45, для получения твердости 28...32HRC - применяли отпуск (в районе 430-450С), когда после закалки твердость была за 50HRC. При более высокой температуре отпуска, твердость получалась ниже 28HRC.

у 40Х при схожих условиях (твердость после закалки за 50HRC) - для получения 28...32HRC, необходим отпуск от 500С (порой 40Х не сбрасывает твердость ниже 269-277НВ, вплоть до температур 620С). То есть, при увеличении температуры отпуска более чем на 100С (с 500 до 620С) - твердость почти не меняется.   У углеродистых сталей (на примере стали 45) - снижение происходит при более ранних температурах.

В стали 40, снижение начнется еще раньше (чем в стали 45)...

05.08.2019 в 11:55, Weilant сказал:

а на месте бывших ферритных зерен Вы получаете те же 0,4%С и всего 0,2-0,3%Cr, и эти участки в полимере калятся на троостит с твердостью 30HRc.

вот это соответствует стали 40, по хим составу. Учитывая то, что там троостит - отпустится легко при отпуске на 470-480 (будет явно ниже 24HRC).

 

Либо, поясните, что Вы имели ввиду когда описывали разделение по хим составу в 40Х ... внутризеренное или межзеренное. 

Автор темы определил твердость в 30HRC. Не знаю какой он использовал для этого прибор, но явно не микротвердомер (то есть значение твердости усредненное с большой площади, образованной большим количеством зерен).  Вот и поясните, как в "среднем по палате" получается 30HRC после закалки?  

Изменено пользователем ycnokou

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
58 минут назад, ycnokou сказал:

Учитывая то, что там троостит - отпустится легко при отпуске на 470-480

это троостит ЗАКАЛКИ (пластинчатый) - он при отпуске разупрочняется незначительно (троостит отпуска зернистый, поэтому он быстро коагулирует - а для сфероидизации троостита закалки нужен отпуск 650С десятки часов!)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

  Weilant

  повторюсь троостит хромистой стали (типа ст 40Х) и троостит углеродистой (типа ст 40) имеют существенное отличие по стойкости (по температуре отпуска) к коагуляции.

   Опишу Вам такой пример, из практики.  Заготовка 40Х, крупное сечение (ф60мм например) при закалке на масло дает твердость поверхности 285-293НВ. Уже при отпуске на 500-510С твердость поверхности снижается до 235-241НВ. С повышением температуры отпуска до 530-540 твердость снижается до 229НВ ... и может оставаться неизменной вплоть до озвученных Вами температур (650-680С). Поскольку нет четкой границы какая твердость соответствует сорбиту а какая трооститу в 40Х, то возможно структура с твердостью 229НВ это троостит.

  Но, когда в стали отсутствует хром (либо его мало 

05.08.2019 в 11:55, Weilant сказал:

Вы получаете те же 0,4%С и всего 0,2-0,3%Cr

- при отпуске на 500С аналогичной твердости после закалки (285-293HB) получится менее твердая структура.

  Прошу все таки пояснить, по разделению в содержании хрома.  На микро или макро уровне это происходит?  (в части зерен хрома мало, а в части зерен хром в избытке)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
16 часов назад, ycnokou сказал:

Заготовка 40Х, крупное сечение (ф60мм например) при закалке на масло дает твердость поверхности 285-293НВ. Уже при отпуске на 500-510С твердость поверхности снижается до 235-241НВ. С повышением температуры отпуска до 530-540 твердость снижается до 229НВ ... и может оставаться неизменной вплоть до озвученных Вами температур (650-680С).

при 500-540С коагуляции нет - просто в троостите закалки феррит пересыщен углеродом примерно до 0,1%, а при отпуске в интервале 450-550С углерод "уходит" в цементит, и твердость падает. А после полного обеднения феррита твердость не меняется до 650-680С, когда начинается коагуляция.

 

16 часов назад, ycnokou сказал:

Прошу все таки пояснить, по разделению в содержании хрома.  На микро или макро уровне это происходит? 

распределение хрома между феритом и цементитом - примерно 1:10. При отжиге в ферритных зернах хрома почти нет, а в перлитных, как легко догадаться. он "сидит" в цементите. В перлите межпластиночное расстояние - всего 0,5-1 мкм, так что при последующей аустенитизации внутри бывшего перлитного зерна хром успевает распределиться более или менее равномерно - а в бывшие ферритные зерна (которые при отжиге обычно успевают вырасти до 20-50 мкм) хром успевает продиффундировать весьма незначительно! Умные люди делают отжиг не в одной печи, а в двух: из печи аустенитизации заготовки вынимают, охлаждают на воздухе до 650-670С и переносят в печь изотермического отжига - тогда феррит выделяется в виде видманштеттена (пластин толщиной 2-5 мкм), и при последующем закалочном нагреве насыщаются хромом достаточно быстро. Но в этой стране такие уные люди встречаются нечасто  

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
53 минуты назад, Weilant сказал:

просто в троостите закалки феррит пересыщен углеродом примерно до 0,1%

некое подобие мартенсита что ли? (так то у феррита предельная растворимость углеродом куда ниже)

54 минуты назад, Weilant сказал:

а в бывшие ферритные зерна (которые при отжиге обычно успевают вырасти до 20-50 мкм)

при таком большом размере участка без углерода произойдет локальное повышение температура аустенитизации (для железа это 911С).  То есть, при стандартном нагреве под закалку, эти ферритные области вообще не должны претерпевать фазового перехода, не так ли?

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
4 часа назад, ycnokou сказал:

некое подобие мартенсита что ли? (так то у феррита предельная растворимость углеродом куда ниже)

не совсем - просто многократное пересыщение 

 

4 часа назад, ycnokou сказал:

при стандартном нагреве под закалку, эти ферритные области вообще не должны претерпевать фазового перехода, не так ли?

углерод диффундирует достаточно быстро, поэтому при стандартном нагреве они примерно за полчаса успевают "раствориться" с образованием аустенита с пониженным содержанием углерода.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

  Ясно. 

Остается ждать ответа от автора темы. Главное чтобы была обратная связь

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.


×