Способ обработки тонкостенных сварных конструкций

Способ обработки тонкостенных сварных конструкций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Социалнстнческнз

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0 30680 (21 ) 29328 79/22-02 Р11 М. КЛ. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

С 21 0 6/02

С 21 0 9/50

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (531УДК 621. 785. .79(088.8) Опубликовано 07.10.82. Бюллетень ¹ 37

Дата опубликования описания 03. 02. 83

C È. Красникова, A.Ñ. Пауткин, А;В. Дробот, П.Г. Лапин, Ю.Г. Лузенин, Н.М. Симонов, В.В. и Г.Н. Пауткина зьменко, ов

/ . /

Ф (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТОНКОСТЕННЫХ СВАРНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении сварных конструкций из нержавеющих мартенситностареющих сталей.

Известен способ обработки стареющих сплавов, включающий закалку от

930 С в воде и холодную деформацию 11 .

Однако после закалки от 93(f С, ко- еп торая попадает в температурный интервал существования б фазы сварные соединения имеют низкую ударную вязкость, и, кроме того, при закалке в воде происходит коробление тонкостен. ных конструкций.

И

Известен также способ термической обработки мартенситностареющих сталей, включающий предварительную закалку от 920-1100 С на воздухе f2).

Однако и в этом случае величина ударной вязкости недостаточна.

Наиболее близким по схеме операций является известный способ обработки изделий из нержавеющей мартенситностареющей стали, принятый в качестве прототипа, включающий закалку от 950 С на воздухе, холодную деформацию н старение P).

Недостатком этого способа также является низкая ударная вязкость,получаемая при обработке сварных конст- рукций из нержавеющих мартенситноста1 реющих сталей.

Это объясняется следующими обстоятельствами.

Во всех случаях после сварки в ,структуре сварных соедннений из нержавеющих мартенситностареющих сталей присутствует избыточныйО -феррит до 13%. Этот <> -феррит склонен к превращению в О -подобные фазы (например б -фазу) в определенном температурном интервале, для нержавею щих мартенситностареющих сталей этот интервал составляет (650-1000 С) 0

-феррит и особенно б -подобные фазы вызывают резкое охрупчивание.

Нагрев под закалку и выдержка при температуре, заданной по способу-прототипу, т.е. 950 С приводят к значительной сигматизации, так как эта температура попадает в интервал образования(> -подобных фаз. Вследствие этого значительно снижается ударная вязкость.

Охлаждение на воздухе как по способу-прототипу, так и по известному способу — от температур 920-1100 С является замедленным,. скорость про- хождения температурного интервала су

3 964012 ф

Х

Режим закалки

Механические свойства

Характеристика микроструктуры, 0 В „ат кг/мм кгс М/см температура нагрева, С скорость охлаждения, С/.

Предлагаемый способ

2,3

187, 0

189,5

18б, 0

Структура свободна от избыточных О и

С -фаз

1100

2,1

1050

1,8

1100 шествования б -подобной фазы невелика, и при этом также успевает образоваться определенное количество охрупчивающей фазы, иэ-за чего происходит понижение ударной вязкости. цель изобретения — повышение удар; 5 ной вязкости тонкостенных, преимущественно крупногабаритных сварных конструкций иэ нержавеющих мартенситностареющих сталей, и устранение коробления.! 1Î

Цель достигается тем, что по предлагаемому способу обработки, предус-, матривающему закалку от 95.0 С на воздухе, холодную деформацию и старение, закалку проводят от температуры 1050-1100 С со скоростью охлаждения 3-15 C/c.

Начальная температура укаэанного интервала ле>,ит выше температуры образования О-подобной фазы, при указанных температурах происходит также значительное превращение избыточного G -ôåððèòà в аустенит, что способствует повышению ударной вязкости.

Температура верхнего предела обус- 2 ловлена началом роста зерна. При температурах выше 1100 С начинается интенсивный рост зерна, увеличение зерна, как известно, неблагоприятно сказывается на эксплуатационных характе--ЗО ристиках и недопустимо для сварных конструкций.

Нижний предел скорости охлаждения при закалке является достаточным,чтобы предотвратить образование 0 -фазы 35 при прохождении температурной области возникновения этой фазы. Верхний предел скорости охлаждения назначается таким, чтобы предупредить коробление, которое недопустимо для тонкостенных go сварных конструкций.

Таким образом, нагрев до температур 1050-1100 C создает необходимую структуру без О -фаз, а регламентированная скорость охлаждения, с одной стороны, предотвращает образование б-подобных фаз при охлаждении, а с другой стороны должна обеспечить отсутствие коробления.

Холодная деформация после закалки дробит частично выросшее при,закалке зерно и структуру шва, а также соэ" дает наклеп, который при последующем старении интенсифицирует процессы старения.—

В предлагаемом способе эффект холодной деформации значительно выше, чем в известном способе, так как выше температура нагрева под закалку, поэтому в этом случае холодная деформация компенсирует ту потерю дефектности структуры,. которая теря-ется с повыаением температуры нагрева. При старении изделия приобретают требуемую прочность в сочетании с достаточной ударной вязкостью.

Эти свойства достигаются лишь комплексом перечисленных операций: закалкой от температур 1050-1100 С со скоростью 3,0-15 С/с, холодной део формацией и старением.

Суть предлагаемого способа будет понятна иэ следующих примеров. В примерах термообработке подвергали сварные конструкции диаметром 200 мм из нержавеющей мартенситностареющей стали ОЗХ11Н10М2Т1. Металлографические исследования проводили при увели чении Х1000 и Xi00.

Пример ы 1-3. Сварные конструкции диаметром 200 мм, длиной

200-270 мм с толщиной стенки 3-5 мм нагревают до температуры 1050-1100 С, выдерживают 30-50 мин, закаливают путем охлаждения на холодной метал-. лической оправке со скоростью 315 C/с, подвергают холодной деформации на оправке — поперечной прокатке со степенью обжатия 50-55Ъ и ста-! о рению при 510 С, 3 ч. Коробление

:(овальность и прогиб по длине отсут ствуют. Сведения о режиме термообработки,.результаты механических испытаний и металлографических исследова ний приведены в таблице.

964012

Продолжение таблицы

Режим закалки "

Механические свойства

Характеристика микроструктуры

Р в > к г/мм температура нагрева, С скорость охлаждения, С/с ату кгс M/ñì

1080

188,0

В структуре скопления мелкодисперсной 6 -подобной фаэы

1000

189,0

0,9

В структуре смесь 6 и 6 -подобной фаэ

В структуре смесь б и 0 -подобной фаэ

Способ-прототип

950

186,0

0,7 у

Во всех примерах закаленные сварные конструкции подвергали холодной деформации поперечной прокатке на оправке со степенью 50-55% и старению при 510 С, 3 ч.

Пример 4. Сварные конструкции диаметром 200 мм, длиной 200 мм с толщиной стенки 4 мм закаливают от температуры 1080 С на воздухе со скоростью 2 С/с, подвергают деформации со степенью 50% и старению при

510 С, 3 ч. Результаты исследования приведены в таблице.

П .р и м е р 5. Сварные конструкции диаметром 200 мм, длиной 200 мм с толщиной стенки 4 мм закаливают от температуры 1080 С со скоростью

20 С/с в масле. Произошло сильное коробление.

Пример 6. Сварные конструк- . ции закаливают от температуры 1150 С со скоростью 7 С/с. В структуре после закалки нет К и G -фаз, но наблюдают выросшее зерно 3-4 балла.

Пример 7. Сварные конструкции диаметром 200 мм, длиной 200 мм с толщиной стенки 4 мм закаливают от температуры 1000 С со скоростью

7oC/с, подвергают холодной деформации со степенью 50% и старению при

510 С, 3 ч. Результаты исследований приведены в таблице.

Пример 8. Сварные конструкции диаметром 200 мм, длиной 200 мм с толщиной стенки 4 мм обрабатывают по способу-прототипуг закаливают от

950 С на воздухе, затем подвергают холодной деформации со степенью 50% и старению при 510 С, 3 ч. о

Сравнение результатов, приведенных в таблице и в примерах, подтверждает оптимальность параметров режима закалки по предлагаемому способу.

Закалка от 1050-1100 С с регламентированной скоростью охлаждения 3-15 C/ñ

З5 обеспечиЪает структуру, свободную от избыточных О и 0 -подобных фаэ, а также отсутствие коробления, т.е. сохранение геометрических размеров тонкостенных крупногабаритных конст4р рукций. Снижение температуры закалки или скорости охлаждения приводит к появлению в структурей -подобных охрупчивающих фаэ.

Повышение температуры закалки приводит к заметному росту зерна, а по- . вышение скорости охлаждения вызывает коробление сварных конструкций. Лишь . .закалка от температур 1050-1100 С со скоростью 3,0-15 С/с в сочетании с холодной деформацией и старе50:íèåì обеспечивает требуемый комплекс свойств.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются нагрев до температур закалки 1050-1100 С, за55 калка -со скоростью 3,0-15 С/с.

Изобретение обеспечивает повышение ударной вязкости втрое без сни-, жения прочностных свойств, а также исключает коробление, что в конеч60 ном итоге значительно повысит-конструктивную прочность и надежность изделий.

Формула изобретения

Способ обработки тонкостенных

65 сварных конструкций, преимуществен-

964012

Составитель А.Денисова

Редактор О.Юркова ТехредТ.Фанта Корректор И. Шулла

Заказ 266/3 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 но .крупногабаритных из нержавеющих мартенситностареющих сталей, включаю. щий закалку, холодную деформацию и старение, отличающийся тем, что, с целью повышения ударной вязкости и устранения коробления зао калку проводят от 1050-1100 С со скоростью охлаждения 3-15 С/с.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 600191, кл. С 21 D 6/00, 1975.

2. Бирман С.Р. Экономнолегирован5 ные мартенситностареющие стали. М,, "И еталлургия", 1974, с. 155.

3. Там же, с. 176.