Перейти к содержанию
svt11051988

Термообработка труб из стали 40Х

Рекомендуемые сообщения

Доброго времени суток форумчане! 

В работе трубы Ø152х30 L=1250мм из "гостовской" стали марки 40Х.

Задача:

- твердость по сечению в любом месте на уровне 28...36HRC;

- твердость поверхности в интервале 285...335HB;

- предел текучести 0,2% в интервале 758...965МПа;

- предел прочности на разрыв ≥ 862МПа;

- ударная вязкость по Шарпи, образца 10 х 10 х 55 CVN при 0°С (32 °F), сред. знач. ≥ 41Дж, любое отдельное значение из 3-х испытаний ≥ 30Дж.

Я сам технолог по термообработке, сделал ТО по следующему режиму:

В садке 3 трубы закреплены вертикально, на расстоянии ≥ 250 мм друг от друга

Нагрев в камерной печи с выдвижным подом без защитной атмосферы.

Температура предварительного подогрева 820°С, время выдержки 30';

Затем выход на температуру нагрева под закалку 860°С, время выдержки 100'

Закалка в слабый (с малой концентрацией) раствор полимерной закалочной жидкости ПКМ, скорость охлаждения "как в воде", температура среды 30°С. В баке интенсивное механическое перемешивание среды мешалками. Время переноса с момента открытия дверцы печи до окунания в закалочную среду меньше 60 секунд, примерно 40...45. При погружении в закалочную среду температура поверхности заготовок, по пирометру, около 780...820°С.

Твердость по поверхности после закалки 47...51HRC.

Далее отпуск:

Нагрев в камерной печи с выдвижным подом без защитной атмосферы.

Температура предварительного подогрева 500°С, время выдержки 30';

Затем выход на температуру отпуска 540°С, время выдержки 150';

Охлаждение в том же закалочном баке до 30°С.

 

Результат:

1) Твердость поверхности:

image.thumb.png.82295afc858b29cb1b36707cc6abef5e.png

По факту встречались значения 279...287HB.

2) Твердость по сечениям

- верх трубы:

1757467685_.thumb.jpg.807cde206d7808a5a49639286274a152.jpg

- середина:

550139272_.thumb.jpg.83c42612d647bb9f1811da1079e5854e.jpg

- низ трубы:

5299539_.thumb.jpg.0637b117b70865d716c637835a682341.jpg

 

3) Предел текучести 0,2%

- верх трубы = 798МПа

- середина = 757МПа (сука! 1го балла не хватило....))))))

- низ = 826 МПа.

4) Предел прочности на разрыв для всех образцов = успешно!

5) Ударная вязкость по Шарпи при 0°С:

- верх трубы 41,1; 42,5; 45,5 - успешно!

- середина 42,4; 41,7; 42 - успешно!

- низ трубы 35,5; 35,6; 35,6 - отрицательно!

 

Если есть кто плотно работает или работал со сталью 40Х прошу помощи! Как режимы скорректировать или требования по удару ронять....? 

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
8 часов назад, svt11051988 сказал:

Время переноса с момента открытия дверцы печи до окунания в закалочную среду меньше 60 секунд, примерно 40...45. При погружении в закалочную среду температура поверхности заготовок, по пирометру, около 780...820°С.

Как раз то, что нужно для выделения феррита по границам аустенитного зерна. В дополнение к этому при закалке получается бейнит (по-видимому верхний). Как следствие провальная уд. вязкость. Образцовая 40Х (сечением 25мм) по Вашим режимам даёт сигму0,2=800МПа при КСU=100Дж/кв.см.

Нужно быстрее переносить или понизить требования по уд. вязкости.

Второй вариант, наоборот, переносить медленнее, но при этом снизить требования по твёрдости и прочности или понизить температуру отпуска.

Короче говоря, попасть в обозначенный коридор свойств в данной задаче  - это большая удача.

Может быть попробовать 38ХС вместо 40Х?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

К сожалению, замена марки стали в данной задаче не возможна!

На понижение твердости и упругости тоже заказчик вряд ли согласиться, а по поводу снижения требований ударной вязкости думаю можно поговорить... 

1224860836_40.thumb.jpg.bf35164db1c56af451b0ad5336ff9179.jpg

Судя по диаграмме распада аустенита, с таким сечением мы всегда будем проходить через выделение ферита и перлита, разной степени дисперсности. По логике твердость должна возрастать от центра сечения к поверхности, а на деле получается наоборот - у поверхности твердость чуть меньше, чем у сердцевины, хотя до Ar3 поверхность остыть не успевала во время переноса, это для меня не понятно...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
2 часа назад, svt11051988 сказал:

По логике твердость должна возрастать от центра сечения к поверхности, а на деле получается наоборот - у поверхности твердость чуть меньше, чем у сердцевины

В пределах доверительного интервала (с вероятностью 0,95) у Вас твёрдость на поверхности и в сердцевине статистически одинакова. Если хотите заметить разницу, то нужно мерить микротвёрдость после закалки и набором большой статистики.

2 часа назад, svt11051988 сказал:

хотя до Ar3 поверхность остыть не успевала во время переноса

Сердцевина продолжает остывать медленно в интервале Аr3-Ar1 даже в полимере. Для сокращения выделения феррита нужно либо перегреть, либо быстрее переносить, хотя не факт, что поможет. Ниже Ar1 тоже остывает медленно на бейнит, но охлаждать быстрее, чем в воде это нонсенс. Прокаливаемости не хватает стали 40Х для такого сечения (при заданном уровне свойств).

Изменено пользователем ilia-ilich

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Перегревом, скорее всего, зерно увеличим и соответственно уровень мех. свойств понизиться....

Попробую с заказчиком договориться на снижения удара...

Либо закалочный бак модифицировать, увеличить скорость потока омывания закалочной жидкостью...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
В 19.11.2021 в 08:19, svt11051988 сказал:

Затем выход на температуру отпуска 540°С, время выдержки 150';

При 540С очень трудно уложиться в требования по твердости. Я бы советовал не выше 500С (до 36 HRC наверняка не дотянет).

Данные по KCV при 0С в справочниках найти почти нереально - но с целью снижения закалочных напряжений я бы рекомендовал закалу с самоотпуском. Конечно, при такой длинной трубе это сложно, но исполнимо. После полного погружения трубы в закалочный бак отсчитываете 20 секунд и поднимаете деталь из бака, выдерживаете 1 минуту . Если у вас обычный тельфер со скоростью 8 м/мин, верхняя часть проведет в баке 20 секунд, а нижняя - аж 39, соответственно, температура поверхности/сердцевины вверху будет примерно 200/500...520С, а внизу 120/370...380С, после выдержки на воздухе в течение минуты температура составит вверху около 410...420С (t ~ 0,7tц + 0,3tпов), а внизу - около 300С. Поскольку самоотпуск верха проходит до температуры ниже температуры отпуска - твердость ниже нормы не будет, а поскольку внизу температура сердцевины была выше мартенситной точки - риск образования микро трещин резко снизится.

А еще лучше - калить в масло (или в 8%-ный №"как в масло" ПК-М) и отпуск делать всего при 380С. Ибо 

В 19.11.2021 в 16:28, ilia-ilich сказал:

при закалке получается бейнит (по-видимому верхний). Как следствие провальная уд. вязкость.

В большинстве справочников приводятся данные о влиянии температуры отпуска на свойства стали, закалённой на мартенсит - а при закалке на бейнит результаты совсем другие! В частности, для мартенсита интервал 1й закалочной хрупкости - 250-350С (обычно 350С у сталей с кремнием. у 40Х около 300), а интервал 2й закалочной хрупкости - 450-600С. А вот для бейнита этот интервал находится в зоне 400-550С, поэтому для сталей с мартенситно-бейнитной структурой оптимальна температура отпуска 380С: для мартенсита опасный интервал уже пройден, для бейнита ее не наступил. А если отпуск приходится вести выше 380С - показан двукратный отпуск (при медленном охлаждении есть риск нарваться на 2ю отпускную хрупкость, а при быстром, как делали Вы - внезапно часть содержавшегося в бейните остаточного аустенита может превратиться в мартенсит, что резко охрупчивает деталь, если не дать ей повторный отпуск!

В 22.11.2021 в 06:42, svt11051988 сказал:

По логике твердость должна возрастать от центра сечения к поверхности, а на деле получается наоборот - у поверхности твердость чуть меньше, чем у сердцевины

потому что 

В 19.11.2021 в 08:19, svt11051988 сказал:

Нагрев в камерной печи с выдвижным подом без защитной атмосферы.

а значит - имеет место поверхностное обезуглероживание. твердость положено измерять, зачистив деталь  болгаркой на глубину около 0,5 мм (если это допускается потребителем - надо уточнить размер припуска на мех.обработку).

Изменено пользователем Weilant

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
15 часов назад, Weilant сказал:

а значит - имеет место поверхностное обезуглероживание. твердость положено измерять, зачистив деталь  болгаркой на глубину около 0,5 мм (если это допускается потребителем - надо уточнить размер припуска на мех.обработку).

Твердость измеряли на срезе (сечении) трубы, на расстоянии 3...4 мм от наружного диаметра, так же относительно внутреннего диаметра, как показано на схеме, в начале темы. При такой выдержке и температуре, обезуглероживание на такую глубину исключено.

Насчет отпуска в районе 500...520°С, опыты проводил, в результате твердость на уровне 32...36HRC, показатели растяжения в норме, а вот по удару полный провал... 18...23Дж. Как показывает практика, удар, на этой плавке по крайней мере, растет с увеличением температуры отпуска от 540°С, при этом по твердости и растяжению находимся на нижней границе...

Масло, как показывает практика, для подобного изделия, не может обеспечить объемной закалки. В сердцевине встречались уколы на уровне 23...25HRC...

Насчет изотермической закалки, идея хорошая, но на мой взгляд для данной стали не походит + контролировать практически невозможно, что для серийного производства - не вариант...

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.