Немагнитный сплав

Немагнитный сплав

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

НЕМАГНИТНЫЙ СПЛАВ, содержащий марганец, кремний и железо, отличающийся тем, что, с целью повьшения предела текучести, :он дополнительно содержит азот и ванадий при следующем соотношении компонентов , мас.%: Азот0,15-0,25 17,0-19,0 Марганец 2,0-2,5 Кремний 1,1-1,5 Ванадий Остальное Железо (Л с:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

i)W (11}

З(51) С 22 С 38/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Азот

Марганец

Кремний

Ванадий

0 15-0 25

17,0-19,0

2,0-2,5

1,1-1,5

Остальное

Железо

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3578518/22-02 (22) 11. 01. 83 (46) 30.03. 84. Бюл. Ф 12 (72) В.В. Сагарадзе, А.И. Уваров, Н.А. Терещенко и Л.Г. Коршунов (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики металлов Уральского научного центра АН СССР (53) 669. 15. 018. 2 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N - 490865, кл. С 22 С 38/1.4, 1976.

2. Заявка 9 2951217, кл. С 22 С 38/04, 1980.

3. Ибрагимов Х.M., Куравлев Л.Г. и Иванова З.М. Сборник, Вопросы производства и обработки стали 718, Челябинск, 1973, с. 168. (54) (57) НЕМАГНИТНЫЙ СПЛАВ, содержащий марганец, кремний и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения предела текучести, . он дополнительно содержит азот и ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

1082857

15

Марганец

Кремний

Кобальт

Титан

Углерод

Железо

15-24

0,8-3 5

О, 3" 1,0

0,2-1 2

0,03-0,1

Остальное

Азот

0,15-0,25

20-30

Марганец

2,0-2,5

1,1-1,5

Остальное

Кремний

Ванадий

Железо

0,5

Кремний

Углерод

0,005-0,04

Остальное

Азот

Железо

О, 013-0, 016

0,02-0,03

Фосфор

Кислород

Марганец

Кремний

Железо

Остальное

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к немагнит- ным сплавам на основе железа, содержащим марганец и кремний, которые могут быть использованы для изготовления немагнитных деталей машин и приборов, в том числе сварных конструкций.

В металловедении немагнитных ма-, териалов известны сплавы на основе железа, содержащие марганец и кремний.

Известен сплав )1), содержащий, мас. :

Известен также сплав (21, содер25 жащий, ма с . %:

Данные сплавы относятся в немагнитным конструкционным материалам, структура которых состоит из двух немагнитных фаз: аустенита, обладающего ГЦК кристаллической решеткой, Е -мартенсита, обладающего ГПУ кристаллической решеткой. Механические 40 свойства данных сплавов невелики; предел текучести составляет 3540 кгс/мм 2 (400 МПа), что не соответствует требованиям, предъявляемым к современным конструкционным 45 материалам.

Наиболее близким к предлагаемому является сплав Г2 lÑ2 со структурой

Г -мартенсита (3), содержащий, мас. :

Термическая обработка известпог 55 сплава заключается в закалке от

1050 С, после чего в структуре содержится 65 : -л1артенсита и 3 .", аустенита. При этом предел текучести сплава 60 = 37,4 кгс/мм

2 (366 МПа)..

Недостатком известного сплава является низкий предел текучести.

В целом уровень прочности двухфазных (аустенит + Е -мартенсит) сплавов находится в прямой зависимости от количества E -мартенсита. / -+ Е. - превращение, как любое мартенситное превращение, никогда не протекает до конца. Следовательно, резервы повышения прочности на этом пути ограничены самой природой мартенситного превращения в железомарганцевых сплавах.

Цель изобретения — повышение предела текучести.

Поставленная цель достигается тем, что немагнитный сплав, содержащий марганец, кремний и железо, дополнительно содержит азот и ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Марганец 17 0-19,0

Сплав в качестве примесей содержит, мас. :

Сера 0,010-0,014

Термическая обработка предлагаемого сплава заключается в известных операциях закалки (от 1175 С в воду) д и дисперсионного твердения (изотермической выдержке в интервале 6007000C).

Наличие азота и ванадия делает сталь способной к дисперсионному твердению путем образования дисперс. ных частиц типа VN. Снижение концентрации марганца с 21 до 18 уменьшает энергию дефектов упаковки аустенита и дестабилизирует сплав от-„ носительно образования -мартенсита. Таким образом, сочетание в одном сплаве двух механизмов упрочнения одновременно: дисперсионного твердения с выделением нитридных частиц типа VN и мартенситного преТ а б л и ц а 1

25 К п/п з 1082 вращения /- позволяет существенно повысить прочностные характеристики предлагаемого сплава.

Дополнительное повышение прочности может быть получено путем фазового наклепа от циклических f 5 -переходов °

Пример . Слитки весом 3 кг выплавляют вакуумным методом и куют при 1050-1150 С в прутки сечением 10 й, 11Х11 мм .

В табл. 1 дан химический состав исследуемых сплавов.

После закалки прутков от 1175оС в воду сплав имеет следующие механические свойства: йод = 390 МПа, б = 760 МПа, о = 44%, Q =65X.

Закаленный сплав подвергают последующей упрочняющей термической обработке: дисперсионному твердению 2р в интервале 650-750 С с выдержкой о

6 ч и охлаждению до 196 С в жидком

О азоте.

В табл. 2-4 даны механические свойства сплавов 1-3 соответственно °

Из данных таблиц 3-4 следует, что после дисперсионного твердения при 700 С в течение 6 ч и охлаждее ния до -196 С предлагаемый сплав обладает следующими механическими свойствами: б д = 550-560 МПа, 66 = 780-810 МПа, о = 40-41%, (= 7 1-72Х. После обработки яо схеме — нагрев 350- 10 мин, охлажде857, 4 нне до. 196 С вЂ” предел текучести возо растает до 596-603 МПа, а пластические характеристики практически не изменяются (8 = 38-41X, P = 7372%).

Предлагаемый сплав за счет наличия в нем азота и ванадия способен к дисперсионному твердению, в результате чего имеет повышенные характеристики прочности по сравнению с известным.

Использование предлагаемого сплава обеспечивает повышение предела текучести в 1,6 раза с сохранением высокого исходного уровня пластических свойств.

Предлагаемый сплав упрочняется с помощью простой термической обработки без применения пластической деформации, что делает возможным его применение в деталях машин и конструкций.

N Mn Si V

015 170 20 1,1

0 20 17 8 2 1 1 2

0,25 19,0 2,5 1,5

10Н2857

Т а б л н ц а 2

Термическая обработка

Закалка от 1175

Охлаждение до - 196 С о

380

780

Закалка от 1175 С

Дисперсионное твердение 650-6 ч о

Охлаждение до -196 С

500

790

75

Закалка от 1175 С

Дисперсионное твердение 700 -6 ч о

Охлаждение до -196 С

500

800

Закалка от 1175 С а

Дисперсионное твердение 750 -6 ч

Охлаждение до - 196 С

810

510

Закалка от 1175 С

Дисперсионное твердение 700 -6 ч о

Охлажде ние до — 1 96 С о

596

819

Нагрев 350 — 10 мин

Охлаждение до -196 С о

Таблица 3

Термическая обработка

Закалка от 1175 С о

Охлаждение до -196 С о

760

390

75 С

800

520

75 С

71

780

550

75 С

7 111 f. 1

770

74

500

Закалка от 11

Дисперсионное

Охлаждение до

Закалка от 11 исперсионное

)хлаждение до

Закалка от 11

Дисперсионное

Охлаждение до о твердение 650 -- 6 ч

-196 С и твердение 700 -. 6 ч †1"С тверденне

-!96 С

G8

Мпа

S, 7

1082857,Та блица 4 ь

Мпа

GÎ,2

Мпа

Термическая обработка

Закалка от 1175 С

Охлаждение до -196 С

760

63

400

Закалка от 1175 С

Дисперсионное твердение 650 — 6 ч о

Охлаждение до — 196 С

500

800

70

Закалка от 1175 С

Дисперсионное твердение 700 — 6 ч

Охлаждение до -196ОС

810

72

560

Закалка от 1175 С о о

Дисперсионное твердение 750 — 6 ч

Охлаждение до -196 С

520

760

70

Закалка от 1175 С о.

Дисперсионное твердение 700 — 6 ч

Охлаждение до -196 С

Нагрев до 350 -10 мин

Охлаждение до -196 С

811

38,5

603

Составитель Г. Дудик

Редактор Н. Ковалева Техред M.Ãåðãåëü Корректор И. Муска

Закаэ 1683/26 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4