Способ термической обработки мартенситностареющей стали

Способ термической обработки мартенситностареющей стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«i> 744040

Я Г

U3" ) 4А ": . .! 1 3„ .с, ...

Р1)м. кл.

С 21 D 1/78

С 21 D 6/00 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) ЗаЯвлено 0305.77 .(21) 2482277/22-.02 с присоединением заявки ¹вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано,300680 Бюллетень ¹ 24 1

Государственный комитет

СССР по делам изобретений. и открытий (53) УДК 621. 785. 79 (088. 8) Дата опубликования. описания 3006.80

A.Ô. Леднянский, Б.A. Цуман, С.Г. Чернявская, Н.М. Симонов и Ю.Г. Лузенин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

МАРТЕНСИТНОСТАРНОЩЕЙ СТАЛИ в жидкой среде до комнатной температуры. После гомогенизации сталь проходит упрочняющую обработку: закалку и старение (2}.

Способу присущи следующие недостаткии: высокие температуры, применяемые по этому способу вызывают сильный рост зерна и образование О -феррита в некоторых мартенситностареющих сталяху по этому способу для получения мелкозернистой структуры нужна дополнительная обработка давлением или термическая обработка для измельчения зерна - многократная закалка при .

900-1000оС; при охлаждении с температур 12001260 С в ряде случаев (а для крупных поковок — в основном) не удаетсят подавить выделение частиц карбидов и карбонитридов по границам .зерен, что приводит к охрупчиванию металла.

Цель изобретения — повышение степени гомогенности и конструктивной прочности поперек волокна.

Поставленная цель достигается тем, что гомогенизацию проводят циклично, при этом металл в каждом цикле нагреИзобретение относится к машино:строению и может быть использовано при термической обработке крупных полуфабрикатов из мартенситностареющих сталей, применяемых для изготов.ления деталей и узлов ответственного назначения.

Известны способы термической обработки, включающие закалку с последую-10 щнм старением (1) .

Однако они не позволяют -обеспечить в крупных поковках мартенситностареющих сталей высокую конструктивную прочность в направлении поперек волокна из-за неоднородности структуры и значительной анизотропии мехаиических свойств. Поэтому перед закалкой прово" дят гомогенизирующую термообработку.

Известен также способ термообработKH мартенситностареющих сталей,: позволяющий повысить степень гомогенности металла и уменьшить анизотропию механических свойств, термообработка по которому заключается в том, что металл нагревают дотемпературМ гомо" генизации 1200-1260 С (скорость нагрева не регламентируется), выдерживают при температуре гомогенизации в течение 10-20 ч и затем охлаждают

Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. 300-летия воссоединения

Украины с Россией

744040 йя) кгсм

cì :

Способ гомогеннза ст ар ения

154

2,6

149

152

4,5

1,8

143

152

3,0

144

2,1

155

7,5

3,7

141

7,0

159

3,5

146 вайт до точки Q со скоростью 5-20О/

f о мин, затем - до 1030-1060 С, а в последнем цикле - до 900-940 С, выдержи вают 30-90 мин и охлаждают до температуры конца мартенситного превращения.

Число циклов гомогенизации 6-10.

Старение проводят при температуре на 40-60 С ниже оптимальной температуры старения негомогениэированного металла.

Режим предлагаемого способа опробован на раскатных кольцах. После проведения только циклической обработки (гомогениэация: 8 циклов нагрева до 1050 С, до А, скорость нагрева 15 /мнн, время выдержки при

2050 С 60 мин, охлаждение в каждом цикле до 206С) значения прочности -и ударной вязкости соответственно равны: 6 = 100 кгс/мм и @к=18 кгсм/см.

Размер зерна увеличивается до 4-5 балл (исходный размер 5-6 балл). Если после циклической обработки провести старение (500 С, 2 ч), то значения механических свойств следующие:

6> - 155 кгс/мм, а Он=3,7 кгсм/см . Если проводить старение (500 С, 2 ч) после циклической обработки, которая отличается от вышеуказанной только температурой гомогенизации в последнем цикле (920 С - температура закалки для нержавеющих мартенситностареющих сталей), то ф равна

159 кгс/мм 1 Q) равна 3,5 кгсм/см

Беэ гомогениэ адин, закалкаа прн 9200С 40 нрстаренне при 540О С ° 2 ч.1200 С, 10 ч, закалка при

975 С 40 мин — 3 раза, старение при 540 С 2 ч

1250 С 10 ч, закалка прн

975ОС 40 мнн — 3 раза, старение при 540 С 2 ч

8 циклов нагрева со скоростью 15 /мин до 600 С, выдержка при 1050 С 60 мин, охлаждение до 20 С, старение при

500 С, 2 ч

8 циклов нагрева со скоростью 15 /мин до 600 С выдержка 60 мин в 7-ми циклах при

1050 С, в последнем цикле при о

920 С, охлаждение до 20 С в каждом цикле, старение прн

500 С 2 ч предпагаеьый способ позволяет повысить конструктивную. прочность металла, что достигается получением высокой степени гомогенности и мел-. кодисперсной структуры; Высокая плот ность дислокации после циклической обработки обуславливает необходимость проведения старения (окончательной операции способа) при температурах иа 40-60 С ниже оптимальной темперао

t0 турй старения для негомогениэированного металла. Ниже приведены механические свойства мартенситностареющей стали ОЗХПН10И2Т в направлении поперек волокна после гомогенизации (8

f5 циклов нагрева до 1050 С скорость нагрева до А, (600 С) 15 /мин, врео мя выдержки при 1050"C 60 мин, охлаж« дение до 20 С) и старения при 480 С, 2 ч: o 137 кгс/мм 66 = 145 кгс/мм бь = 154 кгс/мм, $ =.7,3% + = 424, (1ф 3 у 7 кгсм/см 6э = 146 кгс/мм, 8 = 8,2%, 138 кгс/мм, 5 = =10,4%, 39%, Ин = 3,6 кгсм/см

Без гомогениэации механические

3Q свойства после закалки (920 С, ° 40 мин) и старения (540 С, 2 ч) следующие: Ов 154 кгс/мм, 2,66 кгсм/см .

744040

Формула изобретения

В таблице приведены механические свойства стали ОЗХ11Н10М2Т в направлении поперек волокна после термической обработки.

Увеличение времени выдержки при температуре гомогениэации свыше 90 мин (проведен режим в временем выдержки 120 мин) не приводит к увеличению достигаемой степени гомогенности.

Максимальное время выдержки опреде-л г

I0 ляется скоростью отжига дислокацией, которая существенно зависит от температуры плавления материала T щ, которая для мартенситностареющих сталей составляет 1500-1525 С. Поэтому максимальное время выдержки при температуре гомогенизации является общим для мартенситностареющих сталей и существенным признаком предлагаемого способа.

Минимальное время выдержки (30 мин) при температуре гомогенизации выбрано из технологических соображений (уменьшение времени выдержки .сопровождается увеличением числа циклов для получения требуемой степени гомогенности) .

Скорость нагрева регламентируется до Ар, по следующим причинам.

Эффективность,гомогенизации зависит от плотности дислокаций при тем- 30 пературе гомогенизации. Плотность дислокаций тем выше, чем дисперсией -фаза: l3 тех случаях, когда обратное o(g превращение происходит при малых скоростях нагрева по мар- 35 тенситному механизму, механизм восстанавления исходной ориентации аустенита заменяется механизмом размножения ориентировок )(-фазы (увеличение плотности дислокаций) . 40.

Дисперсность невосстановленной -фазы может быть значительно увеличена в стареющих системах иэ-за, взаимодействия при (- -)(превращении растущих )(-кристаллов с фазой ста- 45 рения, по размерам соизмеримыми с ниMH °

Выделение фаз старения необходимой дисперсности достигается прохождением этого температурного интервала 50 старения с регламентированной скоростью (5-20 /мин1) .

Для получения дисперсной -фазы используется эффект старения мартен- 55 сита, поэтому скорость нагрева должна обеспечить протекание диффузионных процессов в мартенситной матрице и регламентируется до Ag,, Скорость нагрева не задают выше A ïîcêîëüêó 60 очевидно, что чем быстрее достигается температура гомогенизации, тем медленнее происходит отжиг дислокаций и гомогенизация проводится с большей эффективностью. 65

Пример 1. Гомогениэацин подвергаются образцы мартенситностареющей стали ОЗХПН10М2Т (14 х 70 мм) .

Обработка состоит из 8 циклон.

В каждом цикле металл нагревают со скоростью 15 /мин до А, выдерживают

60 мин при 1050 С. Охлаждают до 20 С.

Получают практически полную гомогенность легирующих элементов. Размер зерна увеличивается до 4-5 балл (зерно в: исходном металле 5-6 балл) °

Пример 2. Проводят, как и н примере 1, гомогениэирующую термообработку, отличающаяся только скоростью нагрева (30-40О/мин ). После проведенной обработки наблюдается раэнозернистость (6-3 балл) . Степень ликвации практически не изменяется.

Пример 3 ° Проводят гомогенй зирующую термообработку со скоростью нагрева 2 /мин". Размер зерна 4-5 балл, степень ликвации практически не измен яетс я.

Пример 4. Проводят гомогейь& зирующую термообработку, о т л и ч аю щ а я с я только температурой гомогенизации (1100 С) . Размер зерна

2-1 балл. Степень ликвации изменяется мало.

Пример 5. Проводят гомогениэирующую обработку с температурой гомогениэации 980QC. Размер зерна

5-6 балл. Степень ликвации практически не изменяется.

Пример 6. Проводят гомоге низирующую обработку с температурой гомогениэации в последнем цикле нагрева 920 С . Микроструктура практически такая же как и в примере 1 ° прочность после старения увеличивается на 2-5 кгс/мм при том же уровне пластичности и ударной вязкости.

1. Способ термической обработки мартенситностареющей стали, включающий гомогенизацию и старение, о тли чающийс я тем, что, с целью повышения степени гомогенности и конструктивной прочности поперек волокна, гомогенизацию.проводят циклично, при этом металл в каждом цикле нагревают до точки А, со скоростью 5-20 /мннр затем - до

1030-1060"С, а в последнем цикледо 900-940РС, выдерживают 30-90 мин и охлаждают до температуры конца мартеиситного превращения.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ишийся тем, что число циклов гомогенизации 6-10.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что старение проно744040

Составитель Г. Шевченко

Редактор Е. Дорошенко Техред Э. фечо Корректор

Заказ 3770/6 Тираж 608 Подписное цНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, РаУшскаЯ наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 дят при температуре на 40-60-C ниже температуры старения негомогениэированного металла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Потак Я.М, Высокопрочные стали. М., Металлургия, 1972, с. 145.

2. Бирман С.P. Экономнолегированные мартенситностареющие стали. М., Металлургия, 1974, с. 142-144.