Файл: Металлургия Кировского завода сборник статей к 100-летию мартеновского производства на заводе (1874-1974)..pdf

туры цементированного слоя деталей перед закалкой путем проведения высокого отпуска при температурах наименьшей устойчивости остаточ­ ного аустенита при нагревании (630—650° С).

После такого нагрева и достаточно длительной выдержки происхо­ дят изотермический распад непревращенного аустенита с выделением мелких карбидов и общая сорбитизация структуры цементированного слоя. При последующем закалочном нагреве цементированных деталей до температуры 800—820° С, прошедших предварительно высокий от­

с предварительным высоким отпуском, почти не содержит остаточного аустенита, а цементированный слой обладает однородной мартенситной структурой и высокой твердостью, при этом значительно повышается эффективная зона с достаточно высокой твердостью по глубине, что устраняет появление мягковин при нормальном шлифовании цементиро­ ванных деталей и образование трещин.

Разработанный кировский метод термической обработки цементи­ рованных деталей в годы Великой Отечественной войны нашел приме­ нение при изготовлении шестерен и других деталей из высокопрочных сталей марок 12Х2Н4А и 18Х2Н4ВА и сыграл весьма положительную роль в повышении качества машин.

Этот метод и до настоящего времени является наиболее надежным в сравнении с обработкой холодом цементированных деталей после за­ калки и другими методами.

6. ВЛИЯНИЕ ВОДОРОДА

НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПО СЕЧЕНИЮ КРУПНЫХ ПОКОВОК

Исследование потребовалось в связи со значительным снижением пластических свойств и ударной вязкости в центральной зоне роторных валов, изготовленных из отдельных плавок высокопрочной кислой мар­ теновской хромоникельмолибденованадиевой стали с содержанием ни­ келя около 3,5% и углерода около 0,35%.

Снижение пластических свойств было выявлено специальным иссле­ дованием нескольких разрезанных крупных валов с диаметром бочки около 800 мм. Было показано, что прочностные свойства по наиболь­ шему сечению вала были достаточно однородны и колебались в сле­ дующих пределах: предел текучести — 77—78 кг/мм2 и предел прочно­ сти — 95—104 кг/мм2. Пластические же свойства и ударная вязкость имели значительное снижение в зонах, прилегающих к центральному от­ верстию вала, в сравнении со свойствами у поверхности вала, а именно: по относительному удлинению — до 39%, по относительному сужению—

86

до 55% и по ударной вязкости — до 40%. Наибольшее снижение пла­ стических характеристик и ударной вязкости наблюдалось на попереч­ ных образцах.

Проведенное исследование нескольких валов на вырезанных по­ перечных темплетах по наибольшему сечению подтвердило глубокую прокаливаемость стали, соответствующую ее химическому составу, и наличие вполне удовлетворительной структуры. Что же касается сни­ жения пластических характеристик и ударной вязкости на значитель­ ном расстоянии от поверхности вала, то это не объяснялось микрострук­ турой или наличием каких-либо дефектов кристаллического строения.

Для выяснения возможного влияния водорода, растворенного в стали, на понижение пластических свойств вала было проведено весьма трудоемкое исследование с разрезкой роторного вала по макси­ мальному сечению.

При составлении схемы вырезки образцов учитывалось, что в зо­ нах, наиболее удаленных от поверхности вала, диффузия водорода к поверхности вала и последующее выделение его крайне затруднительны.

Были исследованы механические свойства одной поковки ротор­ ного вала в зависимости от места вырезки брусков, времени испытания после вырезки брусков, а также от дополнительного нагрева образцов до температуры около 630° С.

Были испытаны образцы, вырезанные из середины вала, вскоре по­ сле вырезки и после вылеживания при комнатной температуре в тече­ ние 26 дней.

Исследование показало, что образцы после вылеживания имеют более высокие пластические характеристики и ударную вязкость, чем образцы, испытанные сразу же после вырезки. В качестве примера в таблице на стр. 8 8 приведены средние результаты исследования од­ ной из поковок роторного вала, прошедшего термическую обработку и удовлетворяющего требованиям технических условий по механическим свойствам.

Из приведенных в таблице данных механических испытаний ротор­ ного вала видно, что обезводороживающий длительный нагрев при тем­ пературе 630° С (несколько ниже нормальной температуры отпуска вала) может способствовать значительному повышению пластических свойств в центральных зонах вала.

На основании выполненного исследования Кировским заводом была предложено заводу — изготовителю поковок из хромоникельмолибденованадиевой стали проведение дополнительного обезводороживающего нагрева поковок валов при температуре около 560°С длительностью60 час. с целью повышения пластических характеристик и ударной вяз­ кости в слоях металла, наиболее удаленных от поверхности.

Применение обезводороживающего нагрева необходимо в тех слу­ чаях, когда сталь выплавляется без принятия особых мер, способствую­ щих значительному удалению водорода из жидкого металлапутем вакуумирования или другим способом.

87

Механические свойства роторного вала

при темпера­ туре 630° С и выдержке

4 часа

Результаты проведенного исследования имеют определенное науч­ ное и практическое значение, так как позволяют реально исправить тер­ мической обработкой недостатки выплавки и разливки высоколегиро­ ванной конструкционной стали ответственного назначения, связанные с наличием остаточного водорода в наиболее глубинных слоях изготов­ ленных поковок.

Проведенные исследования подтвердили, что скрытой причиной ■снижения пластических свойств и ударной вязкости во внутренних зо­ нах крупных поковок из высоколегированных конструкционных сталей при отсутствии каких-либо видимых дефектов микро- и макрострук­ туры стали является остаточный водород, находящийся в состоянии лересьпценного твердого раствора в стали.

Исследования выполнялись под руководством кандидата техниче­ ских наук П. Д. Хинского.

7. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ

ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ТРАКТОРНЫХ ДЕТАЛЕЙ

В последние годы на заводе проведена большая эксперименталыюлсследовательская работа по улучшению конструкций нагревательных лечей для термической и химико-термической обработки деталей трак­

88

тора с целью обеспечения более равномерного нагрева деталей и бес­ перебойного их выпуска в условиях массового производства. На пред­ приятии были построены и пущены в работу 2 1 -поддонные безмуфельные агрегаты, а затем более универсальный 24-поддонный двухрядный агрегат, который позволяет производить подстуживание стали после цементации.

Освоение установленных агрегатов было связано с проведением ис­ следования работы печи при разных режимах прохождения отдельных операций, состава газов для цементации, а также установлением ре­ жима работы печи и метода регулирования содержания углерода в це­ ментируемом слое деталей из стали марки 20ХГНР.

В 1961—1962 гг. Кировский завод совместно с кафедрой техноло­ гии металлов Ленинградского института водного транспорта (ЛИВТ) провел исследовательскую работу по применению сульфоцианирования для дисков трения.

VII. Работа ЦЗЛ завода и ее филиалов по расширению лабораторного контроля стали

на разных стадиях производства

Значительное увеличение ряда специализированных филиалов ла­ боратории произошло еще в первые годы первой пятилетки в связи с расширенным производством стали, чугунного и стального литья и повышением технических требований к заготовкам. После пуска трак­ торно-литейных цехов вошли в строй новые химические экспресс-лабо­ ратории по контролю формовочных материалов и смесей; а после пуска тракторно-термического цеха начал работать филиал ЦЗЛ по контролю цементации тракторных деталей. С пуском ФСЛ-1 были организованы при цехе химическая экспресс-лаборатория и филиал формовочной ла­ боратории ЦЗЛ.

В мартеновском цехе была организована новая химическая экспресслаборатория, размещенная в новом просторном помещении. Химиче­ ские анализы проводились по совершенной методике и инструкциям, установленным исследовательской группой химической лаборатории ЦЗЛ. Были начаты работы по определению газов в стали. Исследова­ ния по разработке разных методов химических определений выполняла химическая лаборатория под руководством С. Л. Цинберга.

В послевоенные годы получил весьма широкое развитие спектраль­ ный метод определения элементов в сплавах (взамен химического ме­ тода) .

Необходимо отметить плодотворную работу коррозионной лабора­ тории, руководимой в течение многих лет инженером-химиком Е. М. Зимневой. С помощью этой лаборат9 рии был разработан еще в годы пер­ вых пятилеток кировский метод электролитического травления листов из кислотоупорной стали переменным током, а также проведены иссле­

89