Способ термической обработки деталей из высокопрочных мартенситно-стареющих сталей

Способ термической обработки деталей из высокопрочных мартенситно-стареющих сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

л

„1

Н. А. Рылова и Е, И. Кузнецова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ МАРТЕНСИТНО-СТАРЕЮЩИХ

СТАЛЕЙ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при термической обработке деталей из мартенситно-стареющих сталей.

В современном машиностроении для . изготовления ответственных высоконаS груженных деталей, работающих в условиях сложно-напряженного состояния, применяются высокопрочные мартенситностареющие стали типа ВНС-2 (08Х15Н5Д2Т/ и ВНС-2М(06Х14Н6Д2МБТ) .

При известных способах термической обработки деталей Hs мартенситно-стареющих сталей возможно получать на отдельных партиях в структуре недолусlS тимые карбидные выделения (карбонитридная сетка), снижающие ударную вязкость материала при последующем старении. л .Известен способ термической обработки деталей из высокопрочных мартенситно-стареющих .сталей, заключающийся в отжиге при 660оС в течение 6 ч я закалке с 1000oÑ при выдержке 3 ч2 охлаждение в воде до потемнения поверхности деталей, далее на воздухе с последующим старением после механической обработки деталей P3 .

Однако при таком способе термической обработки возможно получить в структуре металла карбидные выделения, располагающиеся по границам бывшего аустенитного зерна, что является браковочным фактором для деталей, Повторной закалкой структура не исправляется.

Это связано с тем, что при определенном отношейии карбидообразующих элементов к сумме углерода и азота требуется большая скорость охлаждения в интервале температур карцидных выделений (950-650 6) для фиксирования пересыщенного твердого раствора легирующих элементов в аустените, что не удается обеспечить ввиду боль» шой массы детали. Это приводит к снижению ударной вязкости при комнатной и .низких (до -20 C) температурах . 2

87674

30 йэмельчение зерна в результате дополнительного отзига приводит к увеS0 личещюс суммарной иротяженности границ (балл:зерна 8-9), а следовательно и к уменьшению скорости диффузионных процессов при последующих операциях термической обработки.

Повторные нагревы в аустенитнои обласФи (1ОО(Ь-й5000С) приводят к более равномерному распределению ато3

=4-10 кгс м/см, ударная вязкость образца с трещиной а„ при

20 C =2,0-4,0 кгс.м/см0;а при

-20 С =0,25-1,0 кгс м/см .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ термической обработки высокопрочных деталей из мартенситно-стареющих сталей, включающий двухкратный отжиг, двух- 10 кратную закалку, отпуск 2J, Известный способ обеспечивает только лишь достаточный предел прочности и текучести стали ВНС-2 и не позволяет исключить карбидных выделений по границам зерна, что снижает ударную вязкость, Цель изобретения — повышение ударной вязкости за счет исключения карбидных выделений.

Для достижения поставленной цели в известном способе термической обработки деталей, включающем двухкратный отжиг, двухкратную закалку и отпуск, предварительную закалку проводят при температуре 1000+10 С с охо 25 лаждением в воде до 500-600ОС с последующим нагревом под окончательную закалку.

Способ включает следующую последовательность операций: отжиг при

660 С в течение 6-10 ч; дополнительный отжиг 640-660ОС в течение 6-10 ч; предварительная закалка 1000 C время выдержки 2-3 ч с охлаждением в воде до 500-600 С; основная закал- 33 ка при 1000ОС, время выдержки 2-3 ч с охлаждением в воде до потемнения по- верхности деталей, далее на воздухе; отпуск 300-3500С в течение 2-Зч; старение после межнической обработ- - 40 ки деталей при 410-510 С в течение 20

3 ч; Ударная вязкость при комнатной . и низких температурах принимает слеДУВЩИЕ ВНаЧЕ ЫЯ1 аи 12-1б— кгс. м

45 ат бщ,4,0-7,5 кгс. м/см ; а01 0,6,2,65 кГс м/см 1с мов углерода и азота в аустените и замедлению скорости направленных диффузионных процессов при следующем охлаждении, что обеспечивает получение структуры беэ карбидных вьщелений по гранулам зерна и механических свойств, удовлетворяющих требованиям технических условий.

Отсутствие карбидных выделений при данном режиме подтверждено микрорентгеноспектральным анализом.

Пример. Проводится термическая обработка деталей..иэ мартенситностареющей стали ВНС-2; точка начала карбидных выделений Т „=950 С, точка конца карбидных вьщелений Т1 =650 С, К температура начала мартенситных превращений 180-200 С. Детали отжигаются при температуре 660 С в течение 10 ч далее нагреваются до 1000 С,выдерживаются 3 ч, охлаждаются в воде до

500 С с последующим нагревом до

1000ОС, выдержкой в течение .3 ч и охлаждением в воде до потемнения по-. верхности детали, далее на воздухе.

Дополнительная закалка проводится при Т 1000 +10 С с выдержкой 2-3 ч, охлаждение в воде до 500-600 С, которую проводят перед основной, т.е. нагрев до температуры 1000 С основной закалки. Охлаждение C 1000 С до

500-6009С в воде — материал детали находится только в аустенитной (g) области, вызывает появление в охлаждаемой детали, поля внутренних напряжений, вызывающих деформацию аустенита с образованием большого количества двойников в структуре, с последующим нагревом до 10000С,необходимым для более полного растворения оставшихся и выделившихся в .результате последующего нагрева карбидов.

Двойниковая структура аустенита обладает большой термической стабильностью при последующем охлаждении в . интервале температур карбидных выделений. .Во всех группах деталей производят контроль микроструктуры на наличие карбидной сетки и механических свойств.

В табл, 1 представлены структура и механические свойства стали обработанной по дайному способу в сравнении с известным, в табл. 2 приведены сравнительнЫе испытания механических и коррозионных свойств предла гаемого и известного способов.

О л

I и (Ч л ь

1

1 1

1О1 о ! О ! л

Ф 1 и

j l O I

E и о ь л

Щ л

CV и л

О л

1

М Е а и с0 и

cd х и

O 4 ь

tl сЯ

1 ь

Ф

СЧ

C)

° \

СЧ

О л

К>

1

I

I. ь л

О

О

О л

1.I

I л

I ь л

СЧ

ccj

1 Р

E и

7g о

j0 и л

C»j О

1 М

1 Id

1 0!

I Х

1 dj

1 X е ф

Е»

Х Е

t»é Р Х

О л

О

<Ч

I о

1 Р

5 ж" 5

О

О

С Ъ

1 ь

Ф

CV

СЧ

О л л

СЧ

СЧ

1

Ц Е»D O 4! v

Фо

Q. 9, а

4 Cd Ф

1 Ю

1!

1 E

1. 0!

1 ф

t

0Ч

I.

0 VOdj

ДОж1М о о о, .1

I 1

Э 1.1

I Ф Йй

1 ) Ю

1.

I

Р о

1 С.) I 1

cd

1 м

1

cO I

clj

1.

1-

i

I с

I

1

)

1.

I

I .

876745

О

»

1 ь со ь

Ю

С )

СЧ

00

47

876745

X I е о

333

333

3 Ф

« ф о

333 .<, 1

1 ж о

g о а а о

1 hC л лс ф3

X о и

Ж 4

«d 34

3

1 о л

00 ь л

СЧ л л

< 3 о л о л о л

G0 о л

i о

Ю л

С 1

< 3 о л ф1 ь л

CV о л о

С ) Ф v

lO о

Q о

v!

1 о

>g о

v и аL а

R O 333 а О 3.

ы и

Р cd о 3а

М

М Ct

Ь 333

g oa

Ф 1 ф

RX cd а оои

h4 3 й I

I

I и

I О

1 О л

X о

X о

3. V

34 I О о pt 3Ч ! + уо! v а1 е еи о

3 W OcOI!

I I

- 0 33 5 I

O+5 d3 3d

ze 5о ао

4Г3 g

° 1ф

° В ф и 333

Ц и й а а I

03 dl

Щ (6 1 а а (1 m ccl

36 cd 1

Р а Р а

Ю Ю

ОО 33О

М

CV л л л

Ю о

9 - 876745 10

Использование предлагаемого спосо- ный отжиг, двукратную закалку отЭ ба термической обработки деталей из пуск,о, т л и ч а ю шийся тем, высокопрочных мартенситно-стареющих что, с целью повышения ударной вяэсталей обеспечивает по сравнению с кости за счет исключения карбидных иэвестньяи способами воэможность полу- > выделений по границам зерна., предвачения структуры без карбидной сетки рительную закалку проводят прн теми придание стали свойств, обеспечи- пературе 100Ой10 C с охлаждением в вающих более высокую надежность из- воде до 500-600ОС с последующим наделия в эксплуатации. гревом под окончательную закалку.

1Î Источники информации, Формула изобретения принятые во внимание при экспертизе

1. Потак Я. M. Высокопрочные стали.

Способ термической обработки де- М., "Металлургия", 1972, с. 145-146. талей из высокопрочных мартенситно- 2. Авторское свидетельство СССР стареющих сталей, включающий двукрат- lg 11 333204, кл. С 21 0 1/78, 1972.

Составитель А. Денисова

Редактор Н. Безродная Техред Л.Пекарь Корректор О. Билак

Заказ 9518/34 Тираж 621 . Подписное

ВНИИПИ 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