CS229863B1

CS229863B1 - Method of solution annealing of forgings of high-alloyed austenitic glasoniclochromium alloys

Info

Publication number: CS229863B1
Application number: CS965381A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Kordula; Zdenek Lanka; Josef Taubr
Original assignee: Miroslav Kordula; Zdenek Lanka; Josef Taubr
Priority date: 1981-12-22
Filing date: 1981-12-22
Publication date: 1984-07-16

Abstract

Vynález se týká způsobu rozpouštěcího žíhání výkovků z vysocelegovaných austenltických žalazoniklochromových slitin s dosažením rovnoměrná e jemnozrnná mikrostruktury provedeným dvoustupňové ve dvou pe- ' cích tak, že v první peci se vsázka předehřeje a v druhá peci se po rychlém přesazení vsázky dokončí ohřev na konečnou * teplotu žíhání, přičemž v první peci se výkovky předehřívají po dobu 40 až 160 minut na teplotu 920 až 980 °C a v přehřátá druhá peci se žíhají při teplotě 1 140 až 1 165 ”C, načež se ochladí. Podle vynálezu předehřátá výkovky se přesadí do druhé pece s teplotou prostředí 1 180 až 1 220 °C, a po.dosažení teploty výkovků 1 140 až 1 165 °C se na teplotu 1 140 až 1 165 °C nastaví teplota v pracovním prostředí druhá pece, při níž se výkovky žíhsjí po dobu 10 až 35 minut.The invention relates to a method of solution annealing of forgings from highly alloyed austenitic iron-nickel-chromium alloys with the achievement of a uniform and fine-grained microstructure carried out in two stages in two furnaces so that in the first furnace the charge is preheated and in the second furnace after a rapid transfer of the charge the heating to the final annealing temperature is completed, whereby in the first furnace the forgings are preheated for 40 to 160 minutes to a temperature of 920 to 980 °C and in the overheated second furnace they are annealed at a temperature of 1,140 to 1,165 °C, after which they are cooled. According to the invention the preheated forgings are transferred to a second furnace with an ambient temperature of 1,180 to 1,220 °C, and after the forgings reach a temperature of 1,140 to 1,165 °C they are The second furnace sets the temperature in the working environment to 1,140 to 1,165 °C, at which the forgings are annealed for 10 to 35 minutes.

Description

Vynález se týká způsobu rozpouštěcího žíhání výkovků z vysocelegovaných austenltlckých železoniklochromových slitin s dosažením rovnoměrné a jemnozrnné mi kro struktury, provedeným dvoustupňové ve dvou pecích tak, že v první peci se vsázka předehřeje a v druhé peci se po rychlém přesazení vsázky dokončí ohřev na konečnou teplotu žíhání.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for the solution annealing of forgings of high alloyed austenitic iron-chromium alloys to achieve a uniform and fine-grained structure step by performing two stages in two furnaces such that the charge is preheated .

Při výrobě výkovků z vysocelegovaných austenltlckých železoniklochromových slitin, o hmotnostním složení např. 0,06 % uhlíku, 21,5 % chrómu, 32 % niklu, 0,40 % hliníku,In the production of forgings from high-alloy austenitic iron-chromium alloys, with a weight composition such as 0.06% carbon, 21.5% chromium, 32% nickel, 0.40% aluminum,

0,40 % titanu, zbytek železo, je značným problémem dosažení jemnozrnné a rovnoměrné mikrostruktury po rozpouětěcím žíhání. To je dáno tím, že například u uvedené slitiny dochází v rozmezí teplot žíhání 1 000 až t 150 °C k výraznému a nerovnoměrnému hrubnutí zrna a při teplotách nad 1 150 °C k rovnoměrnému výraznému hrubnutí zrna.0.40% of the titanium, the remainder iron, is a considerable problem in achieving fine-grained and uniform microstructure after heat annealing. This is due, for example, to the fact that, for example, the alloy has a significant and uneven grain coarsening in the annealing temperature range of 1000 to 150 ° C, and at a temperature above 1150 ° C, the grain is uniformly coarse.

Delším faktorem ovlivňujícím nerovnoměrné hrubnutí zrna při rozpouětěcím žíhání je nerovnoměrnost plastické deformace po průřezu výkovku při kování tvarových výkovků a z toho plynoucí různý sklon jednotlivých oblastí průřezu výkovku k hrubnutí zrna při rozpouětěcím žíhání. Při kontrole velikosti zrna, které se u náročných výkovků provádí například u jednoho výkovku z jedné partie, tj. vsázka pece rozpouštěcího žíhání, jsou pak zjištěny celé oblasti zhrubnutí zrna nebo nerovnoměrně rozptýlené hrubé zrna. Pokud je toto zhrubnutí zrna větší, než dovolují příslušné technické podmínky, je nutné celou partii výkovků zmetkovat. Je to dáno tím, že u ocelí a slitin eustenitického typu nelze žádným dalším způsobem tepelného zpracování docílit zjemnění zrna.A longer factor affecting the uneven grain coarsening in the annealing annealing is the unevenness of the plastic deformation along the forging cross section during the forging of the shaped forgings and the resulting different inclination of the individual cross-sectional areas of the forging grain during the annealing annealing. By controlling the grain size of, for example, one forging from one batch, i.e. the charge of the solution annealing furnace, in the heavy forgings, the entire grain thickening regions or unevenly distributed coarse grains are then detected. If this coarsening of the grain is greater than allowed by the relevant technical conditions, the whole batch of forgings must be discarded. This is due to the fact that in steels and alloys of the eustenitic type no grain refinement can be achieved by any other heat treatment method.

Je známo, že na hrubnutí zrna při rozpouětěcím žíhání má nejvýraznější vliv výše teploty žíhání. Tuto teplotu však nelze pro rozpouštěcí žíhání měnit. Zároveň nelze zkracovat pod určitou mez dobu výdrže vsázky na této teplotě.It is known that the annealing temperature has the most significant influence on the grain coarse during annealing. However, this temperature cannot be changed for solution annealing. At the same time, it is not possible to shorten the holding time of the charge at this temperature below a certain limit.

Dosud používaná postupy ohřevu vsázky na teplotu rozpouětěcího žíhání však nevyužívají možnosti maximálního urychlení náběhu teploty vsázky na konečnou teplotu rozpouštěcího žíhání a tak co nejvíce omezit dobu setrváni vsázky na teplotách, kdy dochází k nerovnoměrnému výraznému hrubnutí zrna.However, the hitherto used methods of heating the batch to the temperature of the annealing do not make use of the possibility of maximally accelerating the rise in the temperature of the batch to the final temperature of the dissolving annealing and thus minimizing the residence time of the batch at temperatures.

Uvedená nevýhody odstraňuje způsob rozpouštěcího žíhání výkovků z vysocelegovaných austenltlckých chromniklových slitin, který se provádí dvoustupňové ve dvou pecích řazených do tandemu tak, že v první peci se výkovky předehřívejí po dobu 40 až 160 minut ne teplotu 920 až 980 °C a v druhá přehřátá peci se žíhají v rozmezí teplot 1 140 až 1 165 °C a následně se ochlazují, podle vynálezu.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the method of solution annealing of forgings of high-alloyed austenitic chromium-nickel alloys, which is carried out in two stages in two tandem furnaces such that the forgings are preheated for 40 to 160 minutes at 920 to 980 ° C and are annealed in the temperature range of 1140 to 1165 ° C and subsequently cooled according to the invention.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že předehřáté výkovky se přesadí do druhá pece s teplotou prostředí 1 180 až 1 220 °C a po dosažení teploty výkovků 1 140 až 1 ,65 °C se na teplotu 1 ,40 až 1 165 °C nestaví teplote v precovním prostředí druhá pece, při níž se výkovky žíhají po dobu 10 až 35 minut.The principle of the invention is that the preheated forgings are transferred to a second furnace at an ambient temperature of 1180 to 1220 ° C and do not set to a temperature of 1, 40 to 1165 ° C when the temperature of the forgings reaches 1 140 to 1 65 ° C. in a precious environment, a second furnace in which the forgings are annealed for 10 to 35 minutes.

Výhodou rozpouštěcího žíhání podle vynálezu je především skutečnost, že je značně zkrácena doba náběhu teploty vsázky na konečnou teplotu rozpouštěcího žíhání v oblasti kritických teplot, kdy dochází k výraznému nerovnoměrnému hrubnutí zrna, v oblasti 1 000 až 1 150 °C. Uvedená zkrácení doby náběhu činí 50 % oproti jiným známým způsobům ohřevu. Z toho vyplývá minimální výskyt hrubých zrn ve struktuře a s tím související větší rovnoměrnost vlastností materiálu po celám průřezu výkovku při zkoušení ze studená i při zvýšených teplotách. Při využití způsobu podle vynálezu lze tedy dosáhnout s podstatně vyšší provozní spolehlivostí rovnoměrná a jemnozrnné struktury výkovků a podstatně tak snížit zmetkovitost z důvodu nevyhovující nerovnoměrné hrubozmná mikrostruktury.The advantage of the solution annealing according to the invention is, in particular, the fact that the rise time of the batch temperature to the final solution annealing temperature in the region of critical temperatures, where significant uneven grain coarsening, in the region of 1000 to 1150 ° C, is considerably shortened. Said shortening of the rise time is 50% compared to other known heating methods. This implies a minimum occurrence of coarse grains in the structure and the consequent greater uniformity of material properties over the forging cross section when tested from cold as well as at elevated temperatures. Using the method according to the invention, therefore, a uniform and fine-grained forging structure can be achieved with substantially higher operational reliability and thus significantly reduce scrap due to unsatisfactory uneven coarse microstructure.

Příkladné provedení způsobu je znázorněno ne připojeném grafu, vyjadřujícím závislost čas - teplota. Plné čára znázorňuje průběh teploty vsázky, přerušovaná čáre znázorňuje průběh teploty první předehřívací pece e čercbovená čára znázorňuje průběh teploty druhé pece.An exemplary embodiment of the method is illustrated in the attached graph showing time-temperature dependence. The solid line shows the temperature curve of the charge, the dashed line shows the temperature curve of the first preheating furnace and the dashed line shows the temperature curve of the second furnace.

Po celou dobu operace se použilo dvou komorových pecí v tandemu. V daném případě byly žíhány podle vynálezu výkovky ze slitiny o složeni v hmotnostních podílech 0,07 % uhlíku, 1,13 % manganu, 0,72% křemíku, 0,02% fosforu, 0,004 % síry, 20,96% chrómu, 0,04% wolframu, 32,40 % niklu, 0,03 % molybdenu, 0,01 % mědi, 0,37 % hliníku, 0,40 % titanu, 0,005 % cínu, 0,000 39 % vodíku, 0,013 % dusíku, 0,025 % hořčíku, 0,003 5 % vápníku a 0,03 % vanadu. První z dvou peci byla předehřívací a v ní se výkovky předehřály na teplotu a 950 °C, které je těsně pod kritickou teplotou počátku hrubnutí zrna. Druhé, v té chví li prázdná pec, ee vyhřála na teplotu i 1 185 °C, tj. na teplotu vySSí, než je teplota & rozpouštěcího žíhání, které je pro uvedenou slitinu 1 155 °C.Two chamber furnaces in tandem were used throughout the operation. In the present case, forgings according to the invention were made of alloy forgings in the proportions of 0.07% carbon, 1.13% manganese, 0.72% silicon, 0.02% phosphorus, 0.004% sulfur, 20.96% chromium, 0%. , 04% tungsten, 32.40% nickel, 0.03% molybdenum, 0.01% copper, 0.37% aluminum, 0.40% titanium, 0.005% tin, 0.000 39% hydrogen, 0.013% nitrogen, 0.025% magnesium, 0.003 5% calcium and 0.03% vanadium. The first of the two furnaces was preheating, and the forgings were preheated to a temperature of 950 ° C, which is just below the critical grain start temperature. The second, at that time empty, furnace was heated to a temperature of 1185 ° C, i.e. a temperature higher than the solution annealing temperature, which is 1155 ° C for the alloy.

Po ukončení předehřevu vsázky výkovků v první, předehřívací peci a po dokonalém vyhřá tí druhé, prázdné pece, se provádělo rychlé přesazení a předehřáté vsázky do druhé pece a průběžně se kontrolovala teplota přímo na vsázce. Teplote v druhá peci po přesazení předehřáté vsázky a uzavření jejích dveří byla vySSí o 25 °C než předepsaná teplote rozpouětě čího žíhání. Dohřev přesazené a předehřáté vsázky na konečnou teplotu rozpouStěeího žíhání probíhal urychleně sdílením teple mezi přehřátým vnitřkem pece a přesazenou vsázkou. Od dosažení teploty rozpouStěeího žíhání na vsázce výkovků 1 155 °C se počítala výdrž na tepl tě, přičemž na tuto teplotu byl přestaven i regulátor teploty této pece.After the forging charge had been preheated in the first, preheating furnace and after the second empty furnace had been completely heated, a rapid transfer and preheated charge to the second furnace was performed and the temperature directly on the charge was continuously monitored. The temperature in the second furnace after the preheated charge was shifted and its door closed was 25 ° C higher than the prescribed temperature of the annealing or annealing. Heating of the offset and preheated charge to the final temperature of the solution annealing took place rapidly by sharing heat between the superheated furnace interior and the offset charge. Since the temperature of the solution annealing on the forging charge of 1155 ° C was reached, the temperature hold was calculated, and the temperature regulator of the furnace was also adjusted to this temperature.

Po ukončení 15 min výdrže na teplotě se vsázka vyjmula z pece a provedlo se její ochlazení £ vzduchem ne teplotu okolí. V jiném případě byla vsázka výkovků na teplotu okolí ochlazena vodou.After 15 min at room temperature, the batch was removed from the furnace and air cooled to ambient temperature. Alternatively, the forgings charge was cooled to room temperature with water.

Tímto postupem bylo tedy dosaženo urychleného náběhu vsázky výkovků na teplotu s. rozpouštěcího žíhání, nebol sdílení tepla probíhalo urychleně mezi přehřátým vnitřkem pece, který postupně předával svou akumulovanou tepelnou energii vsázce a celé soustava, vnitřek pece - vsázka, se rychle teplotně ustálila na požadované teplotě £ rozpouštěcího žíhání.Thus, accelerated start-up of the forging charge to the temperature of solution annealing was achieved, because the heat transfer took place rapidly between the overheated furnace interior, which gradually transferred its accumulated thermal energy to the furnace and the whole system. Solution annealing.

Další výhodou tohoto postupu je, že ohřev vsázky nebyl zpomalován snižováním příkonu pece, jako při obvyklém postupu ohřevu, regulátorem teploty těsně v blízkosti nastavené teploty žíhání. Výši teploty £, na kterou je nutno druhou pec vyhřát před přesazením předehřáté vsázky výkovků, je nutno nejprve prakticky vyzkoušet, protože závisí především na tepelné kapacitě vnitřku prázdné pece, velikosti a teplotě přesazované předehřáté vsázky a některých dalších faktorech.A further advantage of this process is that the heating of the charge has not been retarded by reducing the power input of the furnace, as in a conventional heating process, by a temperature controller close to the set annealing temperature. The temperature to which the second furnace needs to be heated before the preheating charge of the forgings is offset must first be practically tested, since it depends primarily on the heat capacity of the interior of the empty furnace, the size and temperature of the offset preheated charge and some other factors.

Claims

Method of solution annealing of high-alloy austenitic iron-chromium alloy forgings, which is carried out in two stages in two tandem furnaces by preheating the forgings to 920-980 ° C for 40 to 60 minutes in a first furnace and annealing in a preheated second furnace a temperature range of 1,140 to 1,165 ° C and then cooled, characterized in that the preheated forgings are transferred to a second furnace at an ambient temperature of 1,180 to 1,220 ° C and after reaching a forging temperature of 1,140 to 1,165 ° C, a temperature of 1,140 to 1,665 ° C sets the temperature in the working environment of the second furnace at which the forgings are annealed for 0 to 35 minutes.