RU2588936C1 - Способ термомеханической обработки стальных изделий - Google Patents
Способ термомеханической обработки стальных изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2588936C1 RU2588936C1 RU2015107816/02A RU2015107816A RU2588936C1 RU 2588936 C1 RU2588936 C1 RU 2588936C1 RU 2015107816/02 A RU2015107816/02 A RU 2015107816/02A RU 2015107816 A RU2015107816 A RU 2015107816A RU 2588936 C1 RU2588936 C1 RU 2588936C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- plastic deformation
- strength
- steel
- cooling
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке высокопрочных изделий, работающих при воздействии значительных динамических и циклических нагрузок. Для повышения ударной вязкости, усталостной долговечности и трещиностойкости стальных изделий при сохранении их прочности за счет формирования в стали дисперсной смешанной мартенсито-бейнитной структуры, надежности высокопрочных изделий способ включает нагрев заготовки до температуры аустенизации, пластическое деформирование, промежуточное охлаждение в область температур мартенситного превращения, дополнительный нагрев до температуры промежуточного (бейнитного) превращения 350°C и окончательное охлаждение, при этом промежуточное охлаждение после пластического деформирования осуществляют в расплаве селитры, нагретом до температуры 180-270°C, а пластическое деформирование заготовки осуществляют со степенью 20-40%. 2 ил.
Description
Предлагаемый способ относится к области машиностроения и может применяться для повышения механических свойств высокопрочных деталей, работающих при воздействии значительных динамических и циклических нагрузок.
Основными недостатками сталей в высокопрочном состоянии являются низкие показатели ударной вязкости, усталостной долговечности и трещиностойкости.
Известен способ термомеханической обработки стальных изделий (а.с. СССР №1321075, опубл. 10.06.1999, МПК C21D 8/00), включающий нагрев до температуры аустенизации, охлаждение, нагрев в межкритический интервал, выдержку, деформацию при этой температуре и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и ударной вязкости, выдержку в межкритическом интервале осуществляют с обеспечением перераспределения легирующих элементов. После деформации осуществляют дополнительный нагрев до температуры закалки, подстуживание в воде до температуры 15-30°C с выдержкой и охлаждение на воздухе.
Основным недостатком данного способа является повторный нагрев до температуры закалки, что приводит к дополнительным затратам на проведение термомеханической обработки.
Известен также способ термомеханически регламентированной обработки стальных изделий (заявка на изобретение РФ №96106747, опубл. 20.07.1998, МПК C21D 1/78), включающий аустенизацию, пластическую деформацию, подстуживание, формообразование для уменьшения разнозернистости и получения заданных механических свойств, подстуживание осуществляют со скоростью 70°C/с до температуры выше температуры начала мартенситного превращения. Последующий нагрев производят до температуры выше АС3 на 20-40°C и изотермическую выдержку при этой температуре, а на последнем переходе осуществляют деформацию со степенью 5-8%.
Основным недостатком данного способа является то, что в стали формируется структура бейнита, не обладающая высоким уровнем прочности и твердости, поэтому изделия, упрочненные таким способом, не могут эксплуатироваться при воздействии значительных динамических и циклических нагрузок.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ термомеханической обработки стальных изделий (прототип) (Бернштейн М.Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1968, т. 1, с.695), включающий нагрев до температуры аустенитизации, пластическую деформацию в процессе изотермической выдержки, охлаждение в области мартенситного превращения до комнатной температуры (закалку) и заключительный отпуск.
Основным недостатком данного способа является то, что в стали в результате закалки формируется структура мартенсита, обладающая высокими внутренними напряжениями, которые могут релаксироваться появлением закалочных микротрещин, что приводит к снижению показателей ударной вязкости, усталостной долговечности и трещиностойкости стальных изделий.
Задачей (техническим результатом) является повышение ударной вязкости, усталостной долговечности и трещиностойкости стальных изделий при сохранении их прочности.
Поставленная задача достигается тем, что в способе термомеханической обработки стальных изделий, включающем нагрев заготовки до температуры аустенизации, пластическое деформирование, промежуточное охлаждение в область температур мартенситного превращения, дополнительный нагрев до температуры промежуточного (бейнитного) превращения 350°C и окончательное охлаждение, промежуточное охлаждение после пластического деформирования осуществляют в расплаве селитры, нагретом до температуры 180-270°С, а пластическое деформирование заготовки осуществляют со степенью 20-40%. На фиг. 1 представлена схема высокотемпературной термомеханической обработки, реализующая способ, на фиг. 2 - таблица механических свойств стали 40Х2Н2МА после различных видов термического упрочнения.
Способ осуществляют следующим образом.
Нагревают заготовку до температуры аустенизации и производят пластическое деформирование заготовки со степенью 20-40%. Пластическое деформирование заготовки после нагрева до температуры аустенитизации со степенью 20-40% обеспечивает формирование в аустените полигонизованной равноосной субзеренной структуры с высокой стабильностью против статической рекристаллизации. При горячей деформации со степенью менее 20% в стали формируется крупнозернистая структура аустенита, что снижает эффект от термомеханической обработки. Увеличение степени деформации более 40% является нерациональным, т.к. не приводит к дальнейшему значительному уменьшению размера зерен в рекристализованной структуре аустенита после горячей деформации. Затем производят промежуточное охлаждение заготовки в расплаве селитры, нагретом до температуры 180-270°С. Охлаждение в расплаве селитры обеспечивает ускоренное охлаждение заготовки до температуры расплава селитры, в результате чего происходит частичный распад аустенита с образованием в стали 40-60% мартенситной фазы. Уменьшение температуры расплава селитры менее 180°С приводит к увеличению количества мартенсита (более 60%) и снижению усталостной долговечности и трещиностойкости стальных изделий. Обработка при температуре более 270°С увеличивает долю бейнитной составляющей и приводит к снижению прочностных характеристик стальных изделий. Затем осуществляют повторный нагрев заготовки до температуры промежуточного (бейнитного) превращения 350°. При этом оставшийся аустенит превращается в структуру нижнего бейнита, а образовавшийся ранее мартенсит отпускается. После чего производят окончательное охлаждение изделия.
Предлагаемая обработка имеет ряд достоинств. Горячая деформация приводит к измельчению зерен аустенита, способствует формированию при охлаждении развитой субструктуры α - твердого раствора и измельчению пластин мартенсита и бейнита. При обработке по предлагаемому способу мартенситное превращение характеризуется своей незавершенностью. Мартенситные кристаллы окружены аустенитом, обеспечивающим релаксацию внутренних напряжений в стали. Кроме того, мартенсит преимущественно образуется в микрообъемах, обедненных углеродом и обладающих повышенной температурой начала мартенситного превращения Мн, что способствует образованию в структуре стали реечного мартенсита, характеризующегося повышенной трещиностойкостью. В результате такой обработки в стали формируется мелкодисперсная смешанная структура, состоящая из нижнего бейнита и продуктов отпуска мартенсита, обеспечивающая повышенную ударную вязкость, усталостную долговечность и трещиностойкость материала изделия при сохранении его высокой прочности.
Пример конкретного выполнения термомеханической обработки изделий из стали марки 40Х2Н2МА со смешанным мартенсито-бейнитным превращением аустенита по предлагаемому способу.
Заготовки из стали нагревают до температуры аустенитизации 910°С и выдерживают при этой температуре в течение 20 минут. Затем производят деформацию заготовок со степенью 40% с последующим ускоренным охлаждением в расплаве солей при температуре 270°С в течение 5 минут. Дальнейшую изотермическую выдержку производят в камерной печи при температуре промежуточного превращения 350°С. Окончательное охлаждение полученных изделий осуществляют на спокойном воздухе.
Способ высокотемпературной термомеханической обработки стальных изделий с мартенсито-бейнитным превращением аустенита (ВТММБ) позволяет обеспечить их высокую прочность, ударную вязкость, усталостную долговечность и трещиностойкость. Стальные изделия, обработанные по технологии ВТММБ, при сопоставимых показателях прочности имеют показатели ударной вязкости полтора раза, а усталостной долговечности при малоцикловой усталости в два раза выше по сравнению с изделиями, упрочненными по известной технологии высокотемпературной термомеханической обработки. Новый технологический процесс целесообразно применять для упрочнения поковок деталей машин, изготавливаемых с использованием технологии горячей объемной штамповки.
Преимущества предлагаемого способа перед прототипом показаны в таблице, приведенной на фиг. 2.
Claims (1)
- Способ термомеханической обработки стальных изделий, включающий нагрев изделия до температуры аустенизации, пластическое деформирование, промежуточное охлаждение в область температур мартенситного превращения, дополнительный нагрев до температуры промежуточного бейнитного превращения 350°C и окончательное охлаждение, отличающийся тем, что промежуточное охлаждение после пластического деформирования осуществляют в расплаве селитры до температуры 180-270°C, а пластическое деформирование заготовки осуществляют со степенью 30-40%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015107816/02A RU2588936C1 (ru) | 2015-03-05 | 2015-03-05 | Способ термомеханической обработки стальных изделий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015107816/02A RU2588936C1 (ru) | 2015-03-05 | 2015-03-05 | Способ термомеханической обработки стальных изделий |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2588936C1 true RU2588936C1 (ru) | 2016-07-10 |
Family
ID=56370849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015107816/02A RU2588936C1 (ru) | 2015-03-05 | 2015-03-05 | Способ термомеханической обработки стальных изделий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2588936C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1585351A1 (ru) * | 1988-08-10 | 1990-08-15 | Предприятие П/Я А-1882 | Способ обработки деталей из высокопрочных сталей |
RU2034046C1 (ru) * | 1992-05-06 | 1995-04-30 | Опытное конструкторское бюро "Факел" | Способ изготовления концевого медицинского инструмента из нержавеющей стали |
RU2257418C1 (ru) * | 2004-03-02 | 2005-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Способ термической обработки пружин из кремнистой стали |
RU2527575C1 (ru) * | 2013-06-25 | 2014-09-10 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Способ термической обработки штампов и пресс-форм |
-
2015
- 2015-03-05 RU RU2015107816/02A patent/RU2588936C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1585351A1 (ru) * | 1988-08-10 | 1990-08-15 | Предприятие П/Я А-1882 | Способ обработки деталей из высокопрочных сталей |
RU2034046C1 (ru) * | 1992-05-06 | 1995-04-30 | Опытное конструкторское бюро "Факел" | Способ изготовления концевого медицинского инструмента из нержавеющей стали |
RU2257418C1 (ru) * | 2004-03-02 | 2005-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Способ термической обработки пружин из кремнистой стали |
RU2527575C1 (ru) * | 2013-06-25 | 2014-09-10 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Способ термической обработки штампов и пресс-форм |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhao et al. | Below-Ms austempering to obtain refined bainitic structure and enhanced mechanical properties in low-C high-Si/Al steels | |
Li et al. | Microstructure and mechanical properties of a medium-carbon bainitic steel by a novel quenching and dynamic partitioning (Q-DP) process | |
JP2018532884A (ja) | 残留熱を利用する継目無鋼管のオンライン焼入れ冷却方法および製造方法 | |
CN108396237A (zh) | 一种高塑性冷轧板及其生产方法 | |
CN105463307B (zh) | 一种具有梯度组织的q&p钢及其制备方法 | |
AU2014265262A1 (en) | High strength steel exhibiting good ductility and method of production via in-line heat treatment downstream of molten zinc bath | |
CN107012398A (zh) | 一种铌微合金化trip钢及其制备方法 | |
US8377235B2 (en) | Process for forming steel | |
KR102349238B1 (ko) | 카바이드 함유 철계 합금의 미세처리 및 미세조직 | |
CN104164548A (zh) | 一种厚大断面低碳低合金钢铸锻件的热处理工艺 | |
Rudskoi et al. | THERMOMECHANICAL PROCESSING OF STEELS AND ALLOYS PHYSICAL FOUNDATIONS, RESOURCE SAVING TECHNIQUE AND MODELLING. | |
RU2588936C1 (ru) | Способ термомеханической обработки стальных изделий | |
Jirková et al. | Influence of chromium and niobium on the press-hardening process of multiphase low-alloy TRIP steels | |
CN109536686A (zh) | 一种铌微合金化中锰trip钢的制备方法 | |
Jirkova et al. | QP process on steels with various Carbon and Chromium contents | |
CN109517947A (zh) | 一种含铝中锰trip钢的制备方法 | |
CN108424999B (zh) | 一种浅槽分选机传动链条零部件的热处理工艺 | |
Maisuradze et al. | Improving the impact toughness of the HY-TUF steel by austempering | |
CN102732710A (zh) | 一种大厚度钢板热处理方法 | |
CN108138294A (zh) | 抗氢致开裂性优异的线材、钢丝及它们的制造方法 | |
CN109023062A (zh) | 一种高强韧性工程机械用q690e钢板及其生产方法 | |
Wang et al. | Martensitic stainless steel as alternative for hot stamping steel with high product of strength and ductility | |
Janda et al. | Comparing properties of the 42SICR steel after conventional heat treatment and QP processing | |
KR20180032631A (ko) | 공구강을 제조하는 방법 | |
VRO et al. | Effect of direct cooling conditions on the microstructure and properties of hot-forged HSLA steels for mining applications |