Способ термомеханической обработки сварных соединений

Способ термомеханической обработки сварных соединений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к термомеханической обработке сварных соединений и может найти применение при производстве листового проката из нержавеющих сталей мартенситного класса , претерпевающих закалку в процессе сварки. Цель изобретения - сокращение длительности процесса и повышения пластичности. Способ включает локальный нагрев до 720 - 750°С, обжатие шва пуансонами с радиусами R

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (g1)g С 21 П 9/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О 1НРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4488692/02

\ (22) 09.08.88 (46) 23.03.91. Бюл. Р 11 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) Ю.Д.Яворский, К.А,Ющенко, A.À.Кочетов, С.П.Быстрановский, Ю.Г.Высоцкий, A.A.Íàêîíå÷íûé и М.В«Мешков (53) 621.79 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 901 304, кл. С 21 D 8/10, 1977. (54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к термомеханической обработке сварных соедине—

Изобретение относится к области термомеханической обработки сварных соединений и может найти применение при производстве листового проката из нержавеющих хромистых сталей мартенситного класса, претерпевающих закалку в процессе сварки.

Целью изобретения является сокращение длительности процесса и повышения пластичности сварных соединений.

На фиг.1 приведены кривые зависимости С от Т; на фиг.2 — схема осуществления способа.

Способ термомеханической обработки включает операции локального нагрева, импульсного обжатия и последующего отпуска металла шва и околошовной зоны, в процессе деформирова2 ний и может найти применение при производстве листового проката из нержавеющих сталей мартенситного класса, претерпевающих закалку в процессе сварки. Цепь изобретения — сокращение длительности процесса и повышения пластичности. Способ включает локальный нагрев до 7 0 — 750 С, обжатпе шва пуансонами с радиусами R =

1 (8 — 10) 3, где;; — толщина металла, на величину (0,17 — 0,2) g co скоростью не менее 2:? мм/с, отпуск при температуре Т, .„ = Т, (1 + С/2) с выдержкой в течение врейени оТП вЂ” (70 — 90) 0 и скоростью охлаждения

5 — 7 С/с. 2 ил, ния обрабатываемой зоне придают кривизну углубления с радиусом R = (8 — 10) g, где f — толщина свариваемого металла, п.ичем обжатие выполняют на величину (О, 17 — О, 2) 0 по оси углубления со скоростью деформации не менее 22 мм/с, устанавливая перел обжатием температуру нагрева в интервале 720 — 750 С, а температуру последующего. отпуска продеформированной по указанному режиму зоны выдерживают в соответствии с зависимостью

С

Т = Т (1 + ††) при выдержке вреотп МН мени t 0 п = (70 — 90) ц и скорости охлаждения 5 - 7 С/с, где Т я — температура начала мартенситного превраf 636462 щения, С - содержание углерода в данной стали.

Снижение температуры деформирования ниже 600 - 650 С не может служить условием получения пластичных струк5 тур при обжатии металла. При увеличении температуры нагрева до 780—

800 С в сталях, содержащих 0,2о

0,8 . С, закалочные структуры в шве и з.т.в. полностью не устраняются, что требует последующего увеличения времени выдержки при отпуске. При тема пературе нагрева 600 - 700 С сохраняются большие внутренние напряжения в металле соединения, что часто вызывает зарождение микротрещин и .в некоторых случаях появление в краевых участках соединения надрывов.

С уменьшением радиуса R ((8 — 10)о 20 появляется опасность не охватить процессом деформирования участки околошовной зоны, имеющие повышенную твердость. А увеличение радиуса R ) (8—

10) о является нецелесообразным, так как с ростом площади обработки требуется значительно увеличивать мощности обжимного механизма и вовлекать в процесс обжатия не подверженные охрупчиванию участки металла, а также непроизводительно увеличивать мощности для нагрева металла, лежащего вне зоны охрупчивания.

Если величина деформации обжатия по оси углубления для мартенситных высокохромистых сталей ниже 0,17 от исходной толщины свариваемого металла, то пластичность металла составляет не более 55 — 60 от уровня основного металла при всех остальных одних

10 и тех же параметрах процесса. Начиная примерно с области обжатия не менее

0,17, монотонный прирост пластичности с увеличением обжатия делает качественное изменение в повышении

45 пластичности деформируемого металла.

При обжатии в пределах (О, 17 " О, 20} о металл имеет пластичность и вязкость уже около 70 от свойств основного металла. Дальнейшее увеличение .обжатия значительно не влияет на прирост пластичности - вновь. наблюдается линейная зависимость между деформацией .и приростом пластичности (начиная с обжатия 30 она остается практически неизменной и при дальнейшем приросте деформирования происходит обратный эффект, вызванный наклепом). При этом следует отметить,что достижение больших степеней обжатия вызывает определенные технические трудности.

Для определения границ скорости деформирования в процессе ТМО диапазон скоростей деформации изменяли от 15 до 250 мм(с. Результаты опытов показывают, что увеличение этого параметра выше установленной границы заметного прироста пластичности не обеспечивает. График по определению температуры отпуска (фиг. 1) в упрощенной форме показывает оптимальные значения То,, определяемой более точно по зависимости:

С бтд мн 2

Существует область допустимых от- клонений от этой температуры +20 С.

Величина выдержки определяется исходной толщиной изделия и удовлетворяет зависимости

90) где 3 " толщича сварнваемого металла, мм.

Увеличение выдержки является нецелесообразным, так как снятие остаточных напряжений (измерения — рентгенографированнем) успевает произойти за указанный промежуток времени. При уменьшении времени выдержки остаточные напряжения не успевают релаксировать. Если задержать на некоторое время охлаждение при температуре, лежащей ниже Т я то аустенит, сохранившийся непревращенным при охлаждении до этой температуры, делается более устойчивым. А остаточный аустенит, как более мягкая составляющая, понижает твердость, предел выносливости и предел упругости стали. Подобная стабилизация аустенита весьма благоприятно сказывается на структуре металла. На количество остаточного аустенита оказывает большое влияние скорость охлаждения ниже Т „, при более медленном охлаждении возрастает количество остаточного аустенита.

Опытным путем установлена скорость охлаждения обрабатываемого металла после отпуска, удовлетворяющая количеству остаточного аустенита в структуре в диапазоне 4 - 6 . Такой скоростью является интервал охлаждения

5 — 7 С за 1 с. При более высокой скорости охлаждения создаются новые тепловые напряжения, которые иденти5 !6 фицируются на рентгенограммах как остаточные. С уменьшением скорости охлаждения менее 5 С/с возрастает колие чество остаточного аустенита (более

81), что при неблагоприятных условиях режима термической обработки обуславливает снижение пластичности.

На схеме (фиг.2) показаны пуансоны 1, сварное соединение 2 и шов 3.

Пример. В качестве свариваемого металла используют характерную из закаливающихся нержавеющих сталей с содержанием углерода 0,6 — 0,7Х ст.65Х13 толщиной 4 мм, применяемую для режущего инструмента.

Исходя из толщины металла выбирают радиус пуансона для обработки поверхности. Используя зависимость К = (8 — 10) 3, принимают радиус равным

36 мм.

Процесс термсмеханической обработки начинают с нагрева зоны сварного соединения (например, индукционным способом) до 750 С. Затем нагретый о металл подвергают ударному обжатию пуансонам, имерзщими радиус поверхности 36 мм, со скоростью деформации

22 мм/с, и остаточной величиной обжатия на участке шва и околошовной зоны соответствующей 0,20 или 0,8 мм.

После проведения операции высокотемпературного обжатия требуется проведение низкотемпературного отпуска продеформированного металла. Для этого выбирается оптимальная температура отпуска в соответствии с зависимостью

Тотп T „(1 + C/2) °

Подставляя значения Т „ (табличные данные) и содержания углерода в стали С (), находят оптимальное значение температуры отпуска Т „ = 345 С (350 С).

36462 6

Для упрощения поиска температуры отпуска приведены обобщенные результаты по выбору мартенситных точек и

5 соответствующих им оптимальных температур отпуска в зависимости от содержания углерода в стали.

Температурная выдержка времени при отпуске соответствует эмпирической зависимости

1:„„= (70 — 90) Ф и выбирается равной 300 с. Скорость охлаждения после отпуска тоже регламентируется и соответствует 5 С/с. формулаи" o6pетения

Способ термомеханической обработ20 ки сварных соединений„преимущественно из высокохромистых нержавеющих . сталей мартепситного класса с содержанием углерода 0,2-0,8 ., включающий локальный нагрев до заданной темпера25 туры, пластическую деформацию швов и отпуск, отличающийся тем, что, с целью сокращения длитель ности процесса н повышения пластичности, нагрев ведут до 720 — 750 С, 30 деформацию осуществляют путем обжатия пуансонами с радиусами R = (8 — 10) 3, где g — толщина свариваемого металла, мм, ка величину (0,17 — 0,20) Р со скоростью не менее 22 мм/с, а отпуск проводят при температуре Т,.„, опре35 деляемой по зависимости

С

То " ТМН(1 2 ) где Т +>" температура начала мартен40 ситного превращения;

С вЂ” содержание углерода в стали, =" выдержкой течение времени ото

=. (70 — 90) и скоростью охнаждения

5 — 7 oC/с.

1636462 тес

Ц,1 ц,2 О,D 09 ОД о,Е ц,7 o8 q%

Фиа1

Составитель Т. Бердьнпевская

Редактор Н.Бобкова Техред J1.Олийнык Корректор Н.Ревская

Заказ 797 Тираж 399 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101