ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ подготовки структуры стали к дальнейшей термической обработке

Классы МПК:C21D1/25 закалка в сочетании с отпуском при температуре между 300° C и 600° C, те термическое улучшение качества
C21D9/22 сверл; фрез; резцов для металлорежущих станков 
C21D1/04 с одновременным использованием ультразвука, магнитных или электрических полей 
C21D1/78 комбинированные способы термообработки, не предусмотренные в предыдущих рубриках 
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Якупов Ильгиз Фаязович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-02-20
публикация патента:

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии. Для повышения твердости и увеличения глубины прокаливаемости осуществляют предварительную обработку путем нагрева изделия выше критической точки стали, из которой изготовлено это изделие, выдержки и последующего охлаждения на воздухе, причем в процессе охлаждения к изделию прикладывают ударно-импульсные колебания с частотой нанесения ударов от 30 до 10000 герц, а затем проводят закалку. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

Изобретение относится к машино-строительной и другим отраслям промышленности, где применяется упрочняющая термическая обработка стали, и может быть использовано при закалке изделий из конструкционных и инструментальных сталей.

Известен способ «Термической обработки металлических изделий» (патент РФ № 2384628 от 20.03.2010 г.), включающий нагрев, выдержку и охлаждение изделий, в качестве охлаждающей среды применяют воду, структурированную с приложением к воде и закаливаемому изделию ультразвуковых колебаний с частотой 18-21 кГц.

Недостатком данного способа является сложность приложения ультразвуковых колебаний к воде и изделию во время его охлаждения. Также при прохождении ультразвуковых колебаний через воду снижается их эффективность воздействия на обрабатываемое изделие.

Известен способ «Изготовления штампового инструмента» (патент РФ № 2355787 от 20.05.2009 г.), включающий ковку, высокий отпуск, термоциклическую обработку заготовок штампового инструмента в атмосферной среде, изготовление штампов из этих заготовок с последующей их закалкой, перед термоциклической обработкой проводят предварительную термоциклическую обработку одной из заготовок штампового инструмента, взятой в качестве образца, со скоростью нагрева и охлаждения 5-20°С/мин и с количеством циклов N+1 исходя из условия равенства температур начала фазового превращения материала образца Т(н.ф.п), а также равенства температур конца фазового превращения Т(н.ф.п) при нагреве материала образца и соответственно равенства Т(н.ф.п), Т(к.ф.п) при охлаждении до стабилизации структуры образца штампового инструмента в двух последовательных циклах N и N+1, по результатам предварительной термоциклической обработки выбирают количество циклов термоциклической обработки в атмосферной среде заготовок штампового инструмента, равное N, которую ведут со скоростью нагрева и охлаждения 5-20°С/м, причем температура нагрева заготовок штампового инструмента в каждом цикле на 10-15°С выше температуры Т*способ подготовки структуры стали к дальнейшей термической обработке, патент № 2526341 (н.ф.п) для материала образца в соответствующем цикле при нагреве на стадии предварительной термоциклической обработки, а температура охлаждения заготовок в каждом цикле на 100-200°С ниже температуры Т(н.ф.п) начала фазового превращения материала образца в соответствующем цикле при охлаждении на стадии предварительной термоциклической обработки.

Недостатком данного способа является сложность технологического процесса при осуществлении термической обработки, заключающаяся в термоциклировании с контролем скорости нагрева, контроле температуры охлаждения в каждом цикле и в подборе необходимого числа циклов предварительной термоциклической обработки.

Наиболее близким к заявленному способу, принятым за прототип, является «Способ повышения твердости более 68.0 HRC в изделиях из инструментальных сталей (патент РФ № 2349651 от 20.03.2009 г.), включающий предварительную подготовку структуры стальных изделий, окончательную закалку, термоциклирование, согласно изобретению предварительную подготовку структуры ведут путем закалки изделий с температуры Асm+(10-20°С) с последующем средним отпуском на температуру 400-480°С. Нагрев под окончательную закалку производят ускоренно в соляных ваннах или посредством ТВЧ на температуру Аст++10°С, после чего следует обработка холодом при -70°С и низкий отпуск при 100-120°С. Операция обработки холодом в сочетании с низким отпуском повторяется многократно - термоциклирование. Промежуток времени от момента закалки (извлечения изделий из масляной ванны) до первой обработки холодом не должен превышать 15 минут. Температура масла в момент погружения в нее изделий не должна превышать 20°С. Охлаждение изделий проводят до температуры 25-35°С. Термоциклирование проводят с количеством циклов «обработка холодом-отпуск» от двух до шести.

Недостатком данного способа является сложность технологической операции в получении предварительной подготовки структуры стальных изделий, заключающаяся в проведении дополнительной закалки и отпуске, на что дополнительно расходуется время и электроэнергия.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа подготовки микроструктуры стали к дальнейшей термической обработке - закалке. При этом изделия прокаливаются на большую глубину и твердость их значительно выше, чем у изделий, не подвергавшихся предлагаемой предварительной обработке.

Для достижения указанного технического результата в способе предварительной подготовки структуры стали к дальнейшей термической обработке - закалке, включающей нагрев стали до температуры выше критической точки Ас3с1), выдержке и охлаждении на воздухе, при этом предлагается изделие подвергнуть ударно-импульсной обработке с частотой нанесения ударов от 30 до 10000 герц.

Кроме того, предлагается ударно-импульсную обработку производить в течение времени, необходимого для завершения фазовых превращений и основных диффузионных процессов.

Кроме того, предлагается при ударно-импульсной обработке накладывать весь спектр частот.

В данном способе подготовки микроструктуры стального изделии к дальнейшей термической обработке, включающем нагрев изделия до температуры выше критической точки Ас3 (Ac1), выдержке и охлаждении на воздухе, при этом предлагается изделие подвергнуть ударно-импульсной обработке с частотой нанесения ударов от 30 до 10000 герц.

При охлаждении стали в момент фазового способ подготовки структуры стали к дальнейшей термической обработке, патент № 2526341 -способ подготовки структуры стали к дальнейшей термической обработке, патент № 2526341 перехода ударно-импульсная обработка формирует в материале однородную структуру с равномерно распределенными элементами, а также со стабильными фазами. Такая обработка позволяет подготовить структуру стали таким образом, что приводит к увеличению устойчивости аустенита и позволяет снизить критическую скорость охлаждения при закалке. Снижение критической скорости закалки стали делает возможным получить мартенситную структуру на большую глубину, а также применять более мягкий охладитель. Использование более мягкого охладителя снижает уровень внутренних напряжений, уменьшает вероятность возникновения закалочных трещин и коробления деталей.

Пример № 1

Образец из стали 40Х, имеющий размеры - диаметр 116 мм, высота 75 мм, нагревают до температуры 850-870°С, делают выдержку при этой температуре в течение 2 часов для прогрева детали и завершения фазовых превращений. Далее образец извлекают из печи и охлаждают на воздухе, при этом к образцу прикладываются ударно-импульсные колебания с частотой нанесения ударов от 30 до 10000 герц. Ударно-импульсную обработку производят до полного завершения фазовых превращений и завершения диффузионных процессов. После данной обработки образец подвергается стандартной закалке. Твердость по всей поверхности образца составляет 58-60 HRC.

Пример № 2

Образец из стали 9ХС диаметром 120 мм и высотой 95 мм нагревают до температуры 750-770°С, делают выдержку при этой температуре в течение 2,5 часов для прогрева детали. Далее образец извлекают из печи и охлаждают на воздухе, при этом к образцу прикладываются ударно-импульсные колебания с частотой нанесения ударов от 30 до 10000 герц. Ударно-импульсную обработку производят до температуры 200 -250°С. После данной обработки образец подвергается стандартной закалке. Твердость по всей поверхности образца составляет 62-64 HRC.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ термической обработки стального изделия, включающий предварительную обработку изделия и последующую закалку, отличающийся тем, что предварительную обработку перед закалкой осуществляют путем нагрева изделия выше критической точки стали Ас1 или Ас3, выдержки и охлаждения на воздухе, при этом в процессе охлаждения к изделию прикладывают ударно-импульсные колебания с частотой нанесения ударов от 30 до 10000 герц.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что к изделию прикладывают ударно-импульсные колебания в течение времени, обеспечивающего завершение фазовых превращений и основных диффузионных процессов в стали.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2526341

patent-2526341.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C21D1/25 закалка в сочетании с отпуском при температуре между 300° C и 600° C, те термическое улучшение качества

Патенты РФ в классе C21D1/25:
способ термической обработки жаропрочных сталей мартенситного класса -  патент 2520286 (20.06.2014)
способ термической обработки стали -  патент 2502809 (27.12.2013)
способ термической обработки изделий из конструкционных сталей -  патент 2422540 (27.06.2011)
способ термической обработки деталей -  патент 2415952 (10.04.2011)
способ производства поковок из низкоуглеродистых феррито-перлитных сталей -  патент 2415183 (27.03.2011)
способ термической обработки полуфабрикатов из низкоуглеродистых ферритоперлитных сталей -  патент 2373292 (20.11.2009)
способ сфероидизирующей термической обработки стали -  патент 2318879 (10.03.2008)
способ термической обработки крупногабаритных изделий -  патент 2277593 (10.06.2006)
способ термической обработки изделий -  патент 2256705 (20.07.2005)
способ отпуска закаленных изделий из конструкционных и инструментальных сталей -  патент 2255984 (10.07.2005)

Класс C21D9/22 сверл; фрез; резцов для металлорежущих станков 

Патенты РФ в классе C21D9/22:
способ термической обработки штампов и пресс-форм -  патент 2527575 (10.09.2014)
способ повышения физико-механических свойств инструментальных и конструкционных материалов методом объемного импульсного лазерного упрочнения (оилу) -  патент 2517632 (27.05.2014)
способ термической обработки режущего инструмента с напаянной твердосплавной пластиной -  патент 2517093 (27.05.2014)
способ изготовления инструментального композиционного материала -  патент 2483123 (27.05.2013)
способ упрочнения наплавленной быстрорежущей стали -  патент 2483120 (27.05.2013)
способ термической обработки бойков и тяжелонагруженных штампов -  патент 2471878 (10.01.2013)
способ повышения работоспособности твердосплавного режущего инструмента методом импульсной лазерной обработки (ило) -  патент 2460811 (10.09.2012)
способ электронно-пучкового упрочнения твердосплавного инструмента или изделия -  патент 2457261 (27.07.2012)
способ упрочнения разделительного штампа -  патент 2452780 (10.06.2012)
способ азотирования в плазме тлеющего разряда -  патент 2409700 (20.01.2011)

Класс C21D1/04 с одновременным использованием ультразвука, магнитных или электрических полей 

Патенты РФ в классе C21D1/04:
способ термической обработки магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт -  патент 2511136 (10.04.2014)
способ термической обработки деформируемых магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт -  патент 2495140 (10.10.2013)
способ термомагнитной обработки анизотропных магнитомягких материалов -  патент 2494153 (27.09.2013)
способ упрочняющей обработки тяжелонагруженных элементов металлических конструкций и устройство для его осуществления -  патент 2476605 (27.02.2013)
способ криогенной обработки аустенитной стали -  патент 2464324 (20.10.2012)
способ ультразвуковой обработки сварных металлоконструкций -  патент 2447162 (10.04.2012)
способ подготовки поверхности детали с использованием ультразвуковых колебаний -  патент 2442841 (20.02.2012)

способ определения границ фазовых переходов при перлитном превращении -  патент 2433190 (10.11.2011)
способ термомагнитной обработки магнитомягких материалов -  патент 2430975 (10.10.2011)
способ изготовления аморфного магнитного материала -  патент 2406769 (20.12.2010)

Класс C21D1/78 комбинированные способы термообработки, не предусмотренные в предыдущих рубриках 

Патенты РФ в классе C21D1/78:
способ термической обработки отливок из коррозионностойкой стали мартенситного класса -  патент 2526107 (20.08.2014)
способ производства деталей из стальных отливок -  патент 2509162 (10.03.2014)
способ термической обработки конструкционных сталей на высокопрочное состояние -  патент 2506320 (10.02.2014)
закаленная мартенситная сталь с низким содержанием кобальта, способ получения детали из этой стали и деталь, полученная этим способом -  патент 2497974 (10.11.2013)
способ изготовления инструментального композиционного материала -  патент 2483123 (27.05.2013)
способ термической обработки стали -  патент 2481406 (10.05.2013)
лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой и способ его изготовления -  патент 2480535 (27.04.2013)
способ упрочнения плунжерных пар топливных насосов дизельных двигателей -  патент 2463358 (10.10.2012)
способ обработки поверхностей стальных деталей -  патент 2462517 (27.09.2012)
способ термической обработки изделий из сплавов на основе железа (варианты) -  патент 2447163 (10.04.2012)


Наверх