Главная  Высокочастотная термическая обработка 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [ 38 ] [39]

шение стойкости рельсов за счет сжимающих напряжений в рабочей части головки. Деформация рельсов более закономерная и происходит в основном в вертикальной плоскости. Деформация и напряжения могут быть уменьшены путем предварительного прогиба.

В работе [36] приведены некоторые результаты исследований возможности высокочастотной поверхностной закалки головки рельсов по всей длине. Опыты проводились во ВНИИТВЧ и на заводе «Азовсталь». При закалке головок рельсов длиной 12,5 м использовали метод непрерывно-последовательного нагрева. Общая длина индуктора из трех секций достигала 1050 мм. Нагрев производился от машинных генераторов на частоте 2500 Гц при мощности 400 кВт. При скорости передвижения рельса 26 мм/с время нагрева каждого участка поверхности составило около 50 с. В первых опытах охлаждение рельса производилось при помощи спрейеров водой, нагретой до 35-40 °С. Обеспечивался самоотпуск закаленного слоя на твердость 300-350 НВ. В результате закалки на поверхности получался слой сорбита отпуска глубиной 8-9 мм. Общая глубина слоя с повышенной твердостью составляла 10-12 мм.

Испытание рельсов, закаленных по описанному режиму, показало недостаточное повышение кoнfaктнoй прочности. Это можно было объяснить недостатками в структуре закаленного слоя. По-видимому, в данном случае, как и при закалке концов • рельсов, предпочтительнее получение структуры сорбита закалки. Сорбит закалки в поверхностно закаленном слое может быть получен путем снижения интенсивности охлаждения. Разработаны системы охлаждения при помощи форсунок, подающих на нагретую поверхность водовоздушную смесь. При непрерывно-последовательном способе закалки с помощью форсуночного охлаждения условия охлаждения можно приблизить к изотермическим. Такой режим охлаждения получается при интенсивном душе в начальный период и последующем снижении количества воды, подводимой к форсунке.

Благодаря предварительному изгибу рельса в процессе закалки можно получить рельсы с прогибом, укладывающимся в заданные пределы.

На основе выполненных во ВНИИТВЧ исследований на заводе «Азовсталь» по проекту Уралмашзавода создан опытно-промышленный агрегат производительностью 25 т/ч рельсов типа Р65. Эксплуатационные испытания поверхностно закаленных рельсов на опытном кольце ЦНИИМПС и на железнодорожных линиях с высокой грузонапряженностью показали повышение их стойкости по сравнению с незакаленными более чем в 3 раза [38]. Это дало основание для создания промышленного агрегата и организации на заводе «Азовсталь» массового выпуска поверхностно закаленных железнодорожных рельсов типа Р50, Р65 и Р75 [30]. Технологически процесс включает, стыковку рельсов в непрерыв-


кую нить; упругий изгиб выпуклостью на головку; и«

нагрев головки током 2,46 кГц, охлаждение водовоздушной смесь до 250-300 °С; самоотпуск для снятия напряжений, окончательное охлаждение рельсов водой и их расстыковку. Стыкованная нить рельсов движется под индуктором и охлаждающей системой со скоростью 36-44 мм/с в зависимости от типа рельса и требуемой глубины прогрева. Температура поверхности 980-1020 °С, температура самоотпуска 500-600 °С. В результате выпускаются рельсы со следующими техническими характеристиками;

Твер;);ость головки рельса НВ .......... 341-388

Глубина закаленного слоя, мм, до твердости 32 HRCg,

не менее..................... 11-13

Структура закаленного слоя ........... Сорбит

закалки

Гарантируется увеличение эксплуатационно стойкости в 1,5 раза и надежности в 1,75 раза.

Дальнейшее повышение стойкости рельсов возможно путем повышения твердости головки до 400 НВ и выше. Разработанная технология поверхностной закалки водовоздушной смесью не может обеспечить получения таких свойств, так как при интенсификации охлаждения, обеспечивающей получение высокой твердости, в структуре закаленного слоя появляются участки сорбита отпуска, что, как показали исследования, снижает ударную вязкость слоя и уменьшает живучесть рельса.

В работе [31 ] предложена новая технология поверхностного упрочнения рельсов из высокоуглеродистой (0,75-0,85% С) экономно-легированной стали. Рельсы подвергаются объемной закалке с нагревом в печи и охлаждением в масляной ванне. Закаленные рельсы подвергаются объемному отпуску в печи на твердость 430-480 НВ и дополнительному отпуску подошвы и шейки нагревом токами высокой частоты до 650-750 °С на твердость "260-520 НВ.

6.10. ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СВАРНЫХ ТРУБ

В настоящее время на заводах по производству труб применяют два вида термической обработки-сварных труб большого диаметра: локальную (ЛТО), при которой термической обработке подвергается сварной шов и зона термического влияния, и объемная термическая обработка (ОТО) всего сечения трубы.

Специфика построения технологического процесса ЛТО позволяет наиболее эффективно примещ1ть нормализацию, т. е. применить естественное охлаждение нагретой зоны за счет излучения и, главным образом, за счет теп;Гоотвода в ненагретую массу трубы. При такой технологии добиваются улучшения механических свойств зоны сварки, не влияя на свойства трубы в целом. Во ВНИИТ5Ч им. В. П. Вологдина спроектированы и изготов-



лени установки для локальной термической обработки (ИТ1-630/1, ИТ-1600/1 и ИТ-3200/1), которые опробованы и внедрены на Волжском трубном заводе при производстве спирально-шовных труб диаметром 630-1420 мм, получаемых дуговой электросваркой. Удовлетворительные результаты получены ijpn определенных температурно-временных условиях [11]. Время нагрева, обеспечивающее перепад температуры по сечению стенки, не более 50 °С; определяется око эмпирическим соотношением; Тнагр = = (0,40-0,45) б*, где б - толщина стенки трубы. Температура нагрева для распространенных марок стали 15ГСТЮ, 17Г1С и других колеблется в пределах 900-1100 °С и устанавливается экспериментально по результатам испытаний. Скорость охлаждения локально нагретой зоны зависит от температуры нагрева и ширины нагретого участка. Для обеспечения скорости охлаждения в зоне сварки, при которой в результате образуется структура стали, близкая к равновесной, ншрина зоны нагрева должна быть больше зоны термического влияния в 1,3-1,5 раза.

После локальной нормализации ударная вязкость металла существенно возрастает как в зоне сплавления, так и в зоне термического влияния. Так, в наплавленном дуговой сваркой металле ударная вязкость при температуре -20 °С возрастает от 10-30 Н.м/см* в исходном состоянии до 60-80 Н.м/см" после ЛТО; при температуре -40 °С - от 10-15 Н-м/см* до 50- 70 Н.м/см*. В районе линии сплавления ударная вязкость при температуре -40 °С возрастает от 10-20 Н.м/см* до 40- 50 Н.м/см* после ЛТО. Свойства металла в зоне термического влияния приближаются и даже несколько превосходят свойства основного металла, не подвергавшегося термической обработке.

При объемной термической обработке применяют, как правило, улучшение, т. е. закалку и высокий отпуск. ВНИИТВЧ совместно с Волжским трубным заводом разработал технологию и создал опытную установку мощностью 2500 кВт. Опытные трубы выдержали стандартные испытания на прочность, что свидетельствует о возможности этого метода улучшения. Однако стабильности получаемых свойств не было достигнуто. Это связано в первую очередь с тем, что исходное состояние структуры основного металла и сварного соединения сильно различаются: основной металл имеет структуру нормально отожженной малоуглеродистой стали, а структура наплавленного металла крупнозернистая, с ярко выраженной структурой Видманштедта. При нагреве под закалку температура в этих зонах должна быть разной и отличаться на 100-150 °С, что трудно осуществить даже при одновременном индукционном нагреве. В связи с этим ВНИИТВЧ совместно с Волжским трубным заводом разработал различные комбинированные способы термической обработки сварных труб .

1 См. МиТОМ. - 1987. - № 8. - С. 23-25.

Один из вариантов комбинированной териичес11б* tilfeW.mw совмещает два процесса непрерывно-последовательным oojeoM Сначала плоский индуктор нагревает сварное соединение до температуры (1200±20)°С; нагретую зону подстуживают душем малой интенсивности до 200-150 °С, затем в цилиндрическом индукторе нагревают всю трубу до температуры аустенитизации основного металла, охлаждают сильным душем и подвергают высокому отпуску. В табл. 6.6 приведены результаты испытания механических свойств труб, изготовленных из стали 17Г1С и обработанных этим методом (способ 1). Как видно из приведенных данных, свойства основного металла и шва близки. Однако общая пластичность их находится на сравнительно низком уровне.

Более высокие значения пластичности могут быть получены при незначительном изменении приведенной выше схемы. Предложенный режим (способ 2) позволяет добиться повышения пластичности и вязкости за счет незначительного сниж1ения прочности. По способу 2 повторный нагрев в цилиндрическом индукторе осуществляется с таким расчетом, чтобы температура полной аустенитизации стали (1000 °С) достигалась не по всему сечению стенки, а только на глубину 3-4 мм (при толщине стенки 10 мм). Результаты испытания механических свойств труб из стали 17Г1С после термообработки по способу 2 также приведены в табл. 6.6. Сравнейие результатов, полученных при термообработке, показывает, что относительное удлинение стали, обработанной по второму способу, выше в 1,5 раза, а ударная вязкость KCU увели-

Таблица 6.6

Механические св ойства труб после комбинированной термической обработки

Размер трубы , им

"0,2

л 0/

кси. Дж/см«

н/мм»

0». 7о

Способ 1

1020X10

7757-805

550-570

15-18

50-70

735-765

Способ 2

50-75

1020X10

690-725-

490-5аО

-22-26

70-80

700-735

Способ 3

60-80

1020 x9 1020X12

705-715

490-710

19-22

40-50

627-705 645-695

460 480

18-24

50-80 55-65

665-685

55-80

Пряиечавве. В числителе приведены свойства основного металла, в внаменателе - сварного шва.



чиваегся на 15-18 %. При Шя прочность снижается на 10- 15 %. В воне сварного соединения прочностные свойства несколько выше, чем у основного металла трубы.

Наиболее перспективным является по-видимому способ 3 [а. с. 742474 (СССР)]. По этому способу сначала производится локальный нагрев зоны сварного соединения до температуры 650-750 "С, затем сразу осуществляется объемный нагрев всей трубы в цилиндрическом индукторе до температуры 950-1000 °С, что достаточно для аустенитизации направленного металла. При этом температура основного металла будет на 50-100 °С ниже. После нагрева следует интенсивное охлаждение душем для закалки и последующий высокий индукционный отпуск при темпе ратуре 700-750 °С. Результаты испытания механических свойств труб из стали 17Г1С после термообработки по способу 3 также даны в табл. 6.6. Как видно из приведенных данных, свойства основного металла и зоны сварного шва почти не различаются и находятся на достаточно высоком уровне. Способ 3 технологически наиболее прост, что придает ему определенные преимущества в производственных условиях.

СПИСОК ЛИ


1. Алексееико В. В., Лифшиц С. Л. Йндукпивянн* нагрев оря теоМической

Обработке стали.-М.: Оборонгиз, 1953.-263 с. «н»-repuH-iecKOH,

2. Бодяко М. Н., АстапчикС. А., Ярошевич Г. Б, Термокииетика рекристаллизации при иеизотермическом иагреве. - Минск: Наука и техника, 1968

252 с.

3. Вологдии В. П. Поверхностная индукционная закалка. - М.: Обооои-гиз, 1947. - 291 с.

4. Выбор параметров лазерного иагрева углеродистых сталей для получения заданной глубины закалки/Е. А. Дубровская, Г. В. Конецкий, B.C. К р а п о ш н н, И. В. Р о д н н МиТОМ. - 1986. - № 9. - С. 53-57.

5. Гедеои М. В., Соболь Г. П., Паисов И. В. Термическая обработка валков колодной прокатки. - М.: Металлургия, 1973. - 345 с.

6. Геращенко О. А., Гордое А. Н., Лах В. И. Температурные измерения: Справочник. - Киев: Наукова думка, 1984. - 394 с.

7. Головин Г. Ф. Кинетика превращения перлита в аустенит при иепоеоыв-ном нагреве ЖТФ. - 1950. - Т. 20, вып. 12. - С. 1476-1479,

8. Головин Г. Ф., Демичев А. Д., Карпеиков Л. И. Оборудование для поверхностной индукционной закалкн Промышлеииое применение токов высокой частоты. - Эиергоатомнздат, 1985.. - С. 3-7.

9. Головин Г. Ф., Замятиии М. М. Высокочастотная термическая обработка.- 2-е изд., перераб. - Л.: Машиностроение, 1968. -228 с.

10. Головин Г. Ф., Замятиии М. М., Зимин И. В. Влияние условий охлаждена образование закалочных трещин МиТОМ. - 1969. -М« 11. -С. 24

иня 27.

лов 120

11. Головин Г. Ф., Зимин Н. В. Технология термической обработки метал-с применением индукционного иагрева. - Л.: Машииостроеиие, 1979. - с. (Б-чка высокочастотиика-термнста, вып. 3.)

12. Головин Г. Ф., Казанский А. М., Кущ Э. В. Контактная выносливость сталей, закаленных ТВЧ Промышлеииое прнмеиеине ТВЧ. - Машииостроеиие, 1970. - С. 124-130. (Труды ВНИИТВЧ, вып. 11.)

13. Гордиевко А. И., Шипок А. А. Структурные и фазовые превращения в титановых сплавах при быстром иагреве. - Минск: Наука и техника, 1983. - 336 с.

14. Гуляев А. П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1986. - 376 с.

15. Дворников В. Н., Русин П. И. Импульсная закалка с высокоэиергетиче-ского иагрева ТВЧ С6. тезисов докл. Всесоюзной иаучио-техи. конференции *Новые металлы и технология термической обработки металлов». - Киев: МДНТП, 1985. - С. 38-40.

16. Демичев А. Д. Поверхностная закалка индукционным способом. - Л.: Машниостроеиие, 1979. - 80 с. (Б-чка высокочастотиика-термнста, вып. 3.)

17. Демичев А. Д., Булатова Л. Ш., Шамов А. И. Ускоренный импульсный индукдиоииый нагрев Электротехиика. - 1982. - № 8. - С. 18-22.

18. Демичев А. Д., Головин Г. Ф., Шашкии С. В. Высокочастотная закалка. - Л.: Машиностроение, 1965. - 72 с. (Б-чка высокочастотиика-термнста, вып. 3.) .

19. Дубинин Г. Н. Диффузионное кромирование сплавов.-М.: Машиностроение, 1964. - 452 с.

20. Замятиии М. М. О превращении перлита в аустеиит ЖТФ. - 1951. - Т. 21, выв. 4. - С. 471-474.

21. Замятиии М. М. Расчет процессов кимико-тммической обработки на основе теории диффузии. - Л.: ЛДНТП, 1966.-32 с.

22. Зюгаи И. В. Об эффективности интеисивиого душевого охлаждения МиТОМ. 1970. - № 5. - С. 39-43. *.

23. Змии Н. В., Замятиии М. М. О равиоШрности душевого охлаждения Промышлое применение ТВЧ. - Машиностроение, 1972. - С. 152-156. (Труды ВВНИТВЧ, вып. 13.)

24. ЗЯ1ЙНИ И. В., Лифшиц В. А. О влиянии интенсификации охлаждения на подавлеин? отпуска мартенсита в процессе закалкн углеродистых сталей Про-



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [ 38 ] [39] Надежный поставщик блокорезок для моего ресторана http://www.proshop.su/!

0.0008