RU2641429C1 - Method to increase strength of stable austenitic steel - Google Patents

Method to increase strength of stable austenitic steel Download PDF

Info

Publication number
RU2641429C1
RU2641429C1 RU2016146183A RU2016146183A RU2641429C1 RU 2641429 C1 RU2641429 C1 RU 2641429C1 RU 2016146183 A RU2016146183 A RU 2016146183A RU 2016146183 A RU2016146183 A RU 2016146183A RU 2641429 C1 RU2641429 C1 RU 2641429C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deformation
steel
temperature
carried out
austenitic steel
Prior art date
Application number
RU2016146183A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Юрьевич Литовченко
Сергей Александрович Аккузин
Надежда Александровна Полехина
Александр Николаевич Тюменцев
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ)
Priority to RU2016146183A priority Critical patent/RU2641429C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2641429C1 publication Critical patent/RU2641429C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: stable austenitic steel 02X17H14M3 is subject to austenite tempering, then rolling with cooling in liquid nitrogen at -196°C in several passes to form microtwin structures and subsequent deformation in the temperature range of 20-700°C in several passes to provide propagation of deformation localization bands in the microtwin structure and the substructural hardening by the high density of dislocations. After deformation, final annealing is carried out in the range of 600-800°C with duration from 200 s to 1 h.EFFECT: improved strength properties of steel while preserving plasticity due to production of structure with and submicro-and nano-sized fragments.3 dwg, 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии железа, более конкретно к изменению механических свойств стабильной аустенитной стали путем последовательной пластической деформации с повышением температуры и отжигов. Начальная деформация осуществляется после охлаждения образцов в жидком азоте, последующая – в интервале температур T = 293 – 973 K (20 – 700 °С). Заключительные отжиги проводятся в интервале температур 873 – 1073 K (600 – 800 °С) длительностью от 200 с до 1 ч. Предложенный способ может быть использован при обработке давлением заготовок и деталей высоконагруженных конструкций из стали.The invention relates to the field of iron metallurgy, and more particularly to a change in the mechanical properties of stable austenitic steel by successive plastic deformation with increasing temperature and annealing. The initial deformation is carried out after cooling the samples in liquid nitrogen, the next in the temperature range T = 293 - 973 K (20 - 700 ° C). Final annealing is carried out in the temperature range of 873 - 1073 K (600 - 800 ° C) lasting from 200 s to 1 hour. The proposed method can be used in the pressure treatment of workpieces and parts of highly loaded steel structures.

Известен способ термомеханической обработки сталей аустенитного класса (патент РФ № 2525006, МПК C21D6/00, опубл. 10.08.2014). В этом способе сталь подвергают обработке, состоящей из комбинации пластической деформации в интервале температур T = 673 – 973 K в два этапа и отпусков при T = 673 – 873 К. При этом общая достигаемая степень истиной деформации e > 2.5. Недостатком этого способа является использование относительно высоких степеней деформации при высоких температурах.A known method of thermomechanical processing of steels of austenitic class (RF patent No. 2525006, IPC C21D6 / 00, publ. 08/10/2014). In this method, the steel is subjected to a treatment consisting of a combination of plastic deformation in the temperature range T = 673 - 973 K in two stages and tempering at T = 673 - 873 K. In this case, the total degree of true strain e> 2.5. The disadvantage of this method is the use of relatively high degrees of deformation at high temperatures.

Известен способ криогенно-деформационной обработки стали, включающий закалку, пластическую деформацию при криогенных температурах в несколько стадий с суммарной степенью деформации 50-90%, низкотемпературный отпуск после каждой стадии при температуре 220 – 270 °C и высокотемпературный отпуск на заключительной стадии обработки заготовок (патент РФ № 2394922, МПК C21D8/00, опубл. 20.07.2010). Недостатком данного способа обработки является высокая (>30%) объемная доля мартенсита в структуре стали.A known method of cryogenic-deformation processing of steel, including hardening, plastic deformation at cryogenic temperatures in several stages with a total degree of deformation of 50-90%, low-temperature tempering after each stage at a temperature of 220 - 270 ° C and high-temperature tempering at the final stage of processing billets (patent RF number 2394922, IPC C21D8 / 00, publ. 07.20.2010). The disadvantage of this processing method is the high (> 30%) volume fraction of martensite in the steel structure.

Известен способ обработки сталей, заключающийся в измельчении микроструктуры посредством пластической деформации, отличающийся тем, что обработку осуществляют в аустенитной области в температурном интервале 1000 – 400 °C за один или несколько этапов с поэтапным регламентированным снижением температуры до получения конечного размера зерен Dкр. Одним из вариантов применения этого способа обработки является деформация аустенитных и аустенито-ферритных нержавеющих сталей при температуре ниже МД. Затем проводят повторную деформацию в интервале 600 – 800 °C; а также новый цикл деформации при температуре ниже МД и нагрев до температуры обратного превращения 600 – 650 °C (патент РФ № 2181776, МПК C21D8/00, опубл. 27.04.2002). Недостатком этого способа обработки является использование значительного числа технологических операций и высокая общая суммарная степень деформации, задаваемая образцу, что накладывает ограничение на размеры обрабатываемых деталей.A known method of processing steels, which consists in grinding the microstructure by plastic deformation, characterized in that the treatment is carried out in the austenitic region in the temperature range of 1000 - 400 ° C in one or more stages with a stage-by-stage regulated decrease in temperature to obtain the final grain size Dcr. One of the applications of this processing method is the deformation of austenitic and austenitic-ferritic stainless steels at temperatures below MD. Then re-deformation is carried out in the range of 600 - 800 ° C; as well as a new deformation cycle at a temperature below MD and heating to a temperature of reverse transformation of 600 - 650 ° C (RF patent No. 2181776, IPC C21D8 / 00, publ. 04/27/2002). The disadvantage of this processing method is the use of a significant number of technological operations and a high total total degree of deformation specified by the sample, which imposes a restriction on the dimensions of the workpieces.

Наиболее близким по технической сущности решением, выбранным в качестве прототипа, является способ термомеханической обработки метастабильной аустенитной стали (патент РФ № 2598744, C21D8/00, C21D6/04, C21D6/00, C21D7/13, опубл. 27.09.2016). В этом способе аустенитную сталь подвергают низкотемпературной деформации с охлаждением в жидком азоте, последующей тепловой деформации в интервале температур T = 673 – 973 K (400 – 700 °С) и отжигам в интервале температур 873 – 1073 K (600 – 800 °С) длительностью от 200 с до 1 ч. Существенным отличием указанного технического решения является использование метастабильной аустенитной стали, в составе которой отношение элементов Cr/Ni ≈ 18/10. Эта сталь в процессе низкотемпературной деформации испытывает интенсивное мартенситное (γ→α′)-превращение с формированием ≈ 50-80% α′-мартенсита. В процессе теплой деформации и отжигов (при T ≥ 600 °С) реализуется обратное (α′→γ)-превращение, что приводит к существенному повышению прочности стали. Однако содержание мартенсита в условиях предложенных режимов термомеханических обработок метастабильной аустенитной стали составляет 5-60%. Уменьшение содержания мартенсита (менее 5%) приводит к снижению прочности метастабильной аустенитной стали.The closest in technical essence the solution chosen as a prototype is a method for thermomechanical processing of metastable austenitic steel (RF patent No. 2598744, C21D8 / 00, C21D6 / 04, C21D6 / 00, C21D7 / 13, published on 09.27.2016). In this method, austenitic steel is subjected to low-temperature deformation with cooling in liquid nitrogen, subsequent thermal deformation in the temperature range T = 673 - 973 K (400 - 700 ° С) and annealing in the temperature range 873 - 1073 K (600 - 800 ° С) with a duration from 200 s to 1 h. A significant difference between this technical solution is the use of metastable austenitic steel, in which the ratio of the elements Cr / Ni ≈ 18/10. This steel during the low-temperature deformation undergoes intense martensitic (γ → α ′) - transformation with the formation of ≈ 50-80% α′-martensite. In the process of warm deformation and annealing (at T ≥ 600 ° С), the reverse (α ′ → γ) transformation is realized, which leads to a significant increase in the strength of steel. However, the martensite content under the conditions of the proposed regimes of thermomechanical treatments of metastable austenitic steel is 5-60%. A decrease in the martensite content (less than 5%) leads to a decrease in the strength of metastable austenitic steel.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа термомеханической обработки (ТМО) стабильной аустенитной стали, позволяющего повысить ее прочностные свойства при относительно невысоких степенях деформации с сохранением высокой (96-99.5%) объемной доли аустенита.The objective of the invention is to develop a method of thermomechanical treatment (TMT) of stable austenitic steel, which allows to increase its strength properties at relatively low degrees of deformation while maintaining a high (96-99.5%) volume fraction of austenite.

Технический результат изобретения заключается в том, что:The technical result of the invention is that:

- предлагаемые режимы термомеханической обработки позволяют получить в стабильной аустенитной стали (с отношением Cr/Ni ≈ 17/14) структуру с высокой плотностью пакетов микродвойников деформации (по нескольким системам двойникования) и субмикро- и наноразмерными фрагментами, сформированными при распространении полос локализации деформации в микродвойниковых пакетах, а также развитой дислокационной субструктурой при значительно меньшем (до 4%), по сравнению с прототипом, содержании α′-мартенсита;  - the proposed thermomechanical treatment regimes make it possible to obtain a structure with a high density of deformation microtwins packages (over several twinning systems) and submicro- and nanosized fragments formed during the propagation of deformation localization bands in microtwins in stable austenitic steel (with a Cr / Ni ≈ 17/14 ratio) packages, as well as a developed dislocation substructure with significantly less (up to 4%), compared with the prototype, the content of α′-martensite;

- достигаются высокие прочностные свойства за счет реализации механизмов структурного и субструктурного упрочнения; - high strength properties are achieved through the implementation of mechanisms of structural and substructural hardening;

- относительно небольшие (e < 1) степени деформации, ограниченное количество технологических операций и относительно невысокие температуры обработки способствуют большей однородности получаемой структуры и обеспечивают высокую экономическую эффективность данного способа. - relatively small (e <1) degrees of deformation, a limited number of technological operations and relatively low processing temperatures contribute to more uniformity of the resulting structure and provide high economic efficiency of this method.

Для решения поставленной задачи предложен способ термомеханической обработки стабильной аустенитной стали, включающий пластическую деформацию методом прокатки с охлаждением заготовки до температуры жидкого азота (T = 77 K). Перед низкотемпературной деформацией заготовку подвергают аустенизации при температуре 1373 K (1100 °С) 1 ч. Первый этап деформации осуществляют путем низкотемпературной прокатки за несколько проходов до достижения истинной деформации e = 0.1 – 0.4. Между проходами заготовка выдерживается при температуре жидкого азота (T = 77 K). Второй этап деформации проводят прокаткой в интервале температур T = 293 – 973 K (20 – 700 °С) с количеством проходов от одного до нескольких до достижения истинной деформации e ≤ 0.6. После деформации при повышенных температурах заготовка охлаждается в воду. Для стабилизации полученных структурных состояний и повышения пластичности осуществляются отжиги в интервале температур T = 873 – 1073 K (600 – 800 °С) с временем выдержки от 200 с до 1 ч с последующим охлаждением на воздухе.To solve this problem, a method for thermomechanical processing of stable austenitic steel is proposed, including plastic deformation by rolling with cooling of the workpiece to a temperature of liquid nitrogen (T = 77 K). Before low-temperature deformation, the preform is austenitized at a temperature of 1373 K (1100 ° С) for 1 h. The first stage of deformation is carried out by low-temperature rolling in several passes until the true deformation is e = 0.1 - 0.4. Between the passes, the workpiece is kept at a temperature of liquid nitrogen (T = 77 K). The second stage of deformation is carried out by rolling in the temperature range T = 293 - 973 K (20 - 700 ° C) with the number of passes from one to several until the true deformation is reached e ≤ 0.6. After deformation at elevated temperatures, the workpiece is cooled into water. To stabilize the obtained structural states and increase ductility, annealing is carried out in the temperature range T = 873–1073 K (600–800 ° C) with a holding time of 200 s to 1 h, followed by cooling in air.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

Фиг. 1. Микроструктура стали после ТМО-3. (а) – микродифракционная картина, ось зоны матрицы <110>, два семейства микродвойников с осями зон <110>, (б) – темнопольное изображение в матричном рефлексе g = [200], (в) – темнопольное изображение в рефлексе g = [ 11] двойников одной системы, (г) – темнопольное изображение в рефлексе g = [1 1] двойников другой системы, (д) – светлопольное изображение участка с высокой плотностью микродвойников, (д) – темнопольное изображение в двойниковом рефлексе той же области. FIG. 1. The microstructure of steel after TMO-3. (a) the microdiffraction pattern, the axis of the matrix zone <110>, two families of microdoubles with the axis of the zones <110>, (b) the dark-field image in the matrix reflection g = [200], (c) the dark-field image in the reflection g = [ 11] twins of one system, (g) - dark-field image in the reflection g = [1 1] twins of another system, (e) - bright-field image of a site with a high density of microtwins, (e) - dark-field image in the twin reflex of the same region.

Фиг. 2. Микроструктура стали после ТМО-3: (а) – микродифракционная картина в области полосы локализации деформации, залегающей в микродвойниковой структуре, набор из трех осей зон <110> аустенита и отдельные рефлексы α′-мартенсита, (б) – светлопольное изображение (примерные границы полосы указаны штриховкой), (в), (г) – совмещенные темнопольные изображения в рефлексах (110α′ + 110γ), указаны стрелками на дифракционной картине.FIG. 2. Steel microstructure after TMT-3: (a) microdiffraction pattern in the region of the strain localization band lying in the microdouble structure, a set of three axis axes of <110> austenite zones and individual reflections of α′-martensite, (b) bright field image ( approximate band boundaries are indicated by hatching), (c), (d) - the combined dark-field images in reflections (110α ′ + 110γ) are indicated by arrows in the diffraction pattern.

Фиг. 3. Микроструктура стали после ТМО-3 и отжига 800 °C, 200 с: (а), (б) – темнопольные изображения в рефлексе 200γ при углах наклона гониометра -13° – (а) и -10° – (б), проекция оси наклона перпендикулярна рефлексу, (в) – микродифракционная картина к (а), (г) – светлопольное изображение микродвойниковой структуры.FIG. 3. The microstructure of the steel after TMT-3 and annealing at 800 ° C, 200 s: (a), (b) - dark-field images in the 200γ reflection at goniometer tilt angles of -13 ° - (a) and -10 ° - (b), the projection of the tilt axis is perpendicular to the reflex, (c) the microdiffraction pattern k (a), (d) the bright field image of the microdouble structure.

Достигаемый технический результат подтверждается данными, приведенными в таблице 1.The technical result achieved is confirmed by the data shown in table 1.

Механические испытания на растяжения проводились по ГОСТ 1497-84 при комнатной температуре. Структурные исследования проводили методом просвечивающей электронной микроскопии. Содержание фаз в стали исследовалось методом рентгеноструктурного фазового анализа и измерений удельной намагниченности.Mechanical tensile tests were carried out according to GOST 1497-84 at room temperature. Structural studies were performed by transmission electron microscopy. The phase content in the steel was studied by X-ray phase analysis and specific magnetization measurements.

Исследования особенностей микроструктуры и фазового состава стали показали, что низкотемпературная деформация приводит к интенсивному механическому двойникованию с формированием пакетов микродвойников. Деформация после охлаждения в жидком азоте со степенью ≥ 10% приводит к формированию α′-мартенсита, содержание которого составляет 0.5-10% при задаваемых степенях истинной деформации e = 0.1 – 0.4, при этом большей степени деформации соответствует большее содержание мартенсита. Продолжение деформации при комнатной температуре способствует более интенсивному двойникованию с увеличением плотности микродвойников, формированию нанодвойников внутри первичных двойников и развитой дислокационной субструктуры. Указанное структурное состояние обеспечивает повышение прочностных свойств при удовлетворительных значениях относительного удлинения (таблица 1). Studies of the features of the microstructure and phase composition of steel showed that low-temperature deformation leads to intense mechanical twinning with the formation of micro twin packages. After cooling, deformation in liquid nitrogen with a degree of ≥ 10% leads to the formation of α′-martensite, the content of which is 0.5–10% at specified degrees of true deformation e = 0.1 - 0.4, with a higher degree of deformation corresponding to a higher content of martensite. Continued deformation at room temperature promotes more intense twinning with an increase in the density of microtwins, the formation of nanotwins inside primary twins and a developed dislocation substructure. The specified structural state provides an increase in strength properties with satisfactory values of elongation (table 1).

Таблица 1. Содержание фаз, предел текучести, предел прочности и относительное удлинение при испытаниях на растяжение при T = 20 °C.Table 1. Phase content, yield strength, tensile strength and elongation during tensile tests at T = 20 ° C.

Figure 00000001
Figure 00000001

Пластическая деформации в интервале температур T = 400 – 700 °C (после низкотемпературной деформации) способствует уменьшению содержания мартенсита, которое составляет 0.5-3.7%. В процессе электронно-микроскопических исследований показано, что в условиях таких обработок микродвойниковая структура стали сохраняется (фиг. 1), обнаружены полосы локализации деформации, распространяющиеся в микродвойниковых пакетах (фиг. 2). В результате взаимодействия полос локализации деформации с пакетами микродвойников формируются субмикро- и наноразмерные фрагменты с мало- и высокоугловыми границами разориентации. Отличительной чертой полос локализации деформации является их двухфазная структура, представленная фрагментами аустенита и α′-мартенсита. На дифракционной картине (фиг. 2а) в области полос обнаруживаются мартенситные рефлексы, отвечающие наноразмерным фрагментам этой фазы. Аустенитные фрагменты представлены набором ориентаций из трех осей зон <110>, имеющих между собой высокоугловые разориентировки ≈ 60-70°<110> (фиг. 2а). Внутри полосы локализации, помимо высокоугловых, наблюдается множество малоугловых разориентаций фрагментов аустенита.Plastic deformation in the temperature range T = 400 - 700 ° C (after low-temperature deformation) contributes to a decrease in the martensite content, which is 0.5-3.7%. In the process of electron microscopic studies, it was shown that under the conditions of such treatments, the micro-twin structure of the steel is retained (Fig. 1), and localization bands of deformation propagating in the micro-twin packets (Fig. 2) were found. As a result of the interaction of deformation localization bands with microtwins, submicro- and nanoscale fragments are formed with small and high-angle disorientation boundaries. A distinctive feature of the strain localization bands is their two-phase structure, represented by fragments of austenite and α′-martensite. In the diffraction pattern (Fig. 2a), martensitic reflections corresponding to nanoscale fragments of this phase are found in the region of the bands. Austenitic fragments are represented by a set of orientations of the three axis axes <110>, which have high-angle misorientations between them ≈ 60-70 ° <110> (Fig. 2a). Inside the localization band, in addition to high-angle, there are many small-angle misorientations of austenite fragments.

Дополнительные отжиги после термомеханических обработок позволяют увеличить пластичность, уменьшить объемное содержание мартенсита до минимальных (0.5%) значений при сохранении высокого уровня прочностных свойств (таблица 1). В процессе отжигов наблюдается частичная рекристаллизация фрагментов полос локализации деформации, размеры которых несколько увеличиваются, оставаясь в пределах субмикрокристаллического масштаба, при этом пакетная микродвойниковая структура сохраняется. На фиг. 3 представлены темнопольные изображения субмикрокристаллических фрагментов аустенита при различных углах наклона гониометра, которые выявляют малоугловую границу между фрагментами (фиг. 3 а, б), и светлопольное изображение микродвойниковой структуры.Additional annealing after thermomechanical treatments can increase ductility, reduce the volume content of martensite to minimum (0.5%) values while maintaining a high level of strength properties (table 1). During annealing, partial recrystallization of fragments of deformation localization bands is observed, the sizes of which increase slightly, remaining within the submicrocrystalline scale, while the packet micro twin structure is preserved. In FIG. Figure 3 shows dark-field images of submicrocrystalline austenite fragments at various tilt angles of the goniometer, which reveal a small-angle boundary between the fragments (Fig. 3 a, b), and a bright-field image of a microdouble structure.

Предложенные варианты ТМО позволяют в ≈3-3.8 раз повысить предел текучести стали по сравнению с исходным значением. Достигаемые при этом свойства сравнимы с прототипом – метастабильная аустенитная сталь 08Х18Н10Т после термомеханических обработок. Однако в прототипе близкий уровень прочности достигается при значительно большем 5-60% объемном содержании α′-мартенсита – высокопрочной фазы. Примерно в 5-15 раз меньшее содержание мартенсита позволяет увеличить степень задаваемой деформации как при низкотемпературной прокатке (до e ≤ 0.4), так и последующей деформации в интервале температур T = 20 – 700 °C (до e ≤ 0.6). Повышение прочности стабильной аустенитной стали достигается за счет формирования структуры с высокой плотностью пакетов микродвойников деформации и полос локализации деформации с фрагментированной субмикро- и наноразмерной структурой при минимальном содержании α′-мартенсита.The proposed TMT options make it possible to increase the yield strength of steel by ≈3-3.8 times in comparison with the initial value. The properties achieved in this case are comparable with the prototype - metastable austenitic steel 08X18H10T after thermomechanical treatments. However, in the prototype, a close level of strength is achieved with a significantly higher 5-60% volumetric content of α′-martensite, a high-strength phase. Approximately 5-15 times lower martensite content allows increasing the degree of specified deformation both during low-temperature rolling (up to e ≤ 0.4) and subsequent deformation in the temperature range T = 20 - 700 ° C (up to e ≤ 0.6). An increase in the strength of stable austenitic steel is achieved due to the formation of a structure with a high density of strain micro twin packages and strain localization bands with a fragmented submicro- and nanoscale structure with a minimum α′-martensite content.

Примеры конкретного осуществления изобретения приведены ниже.Examples of specific embodiments of the invention are given below.

Пример 1Example 1

Лист толщиной 2.5 мм стали 02Х17Н14М3 промышленного производства подвергался аустенизации 1100 °C 1 ч. Образцы размерами 35×15×2.5 мм охлаждались в жидком азоте до прекращения «кипения», после чего помещались на прокатный стан. Деформация ε ≈ 10% достигалась за 4 прохода, между проходами образцы охлаждались в жидком азоте. После низкотемпературной деформации образцы отогревались до комнатной температуры. Последующая деформация проводилась при комнатной температуре за 5 проходов до достижения степени деформации ε ≈ 50%. Содержание фаз и достигнутые прочностные свойства представлены в таблице 1 – ТМО-1.A sheet of 2.5 mm thick steel 02Kh17N14M3 of industrial production was austenitized at 1100 ° C for 1 h. Samples of dimensions 35 × 15 × 2.5 mm were cooled in liquid nitrogen until the “boiling” ceased, after which they were placed on a rolling mill. The strain ε ≈ 10% was achieved in 4 passes; between the passes, the samples were cooled in liquid nitrogen. After low temperature deformation, the samples were warmed to room temperature. Subsequent deformation was carried out at room temperature for 5 passes until the degree of deformation ε ≈ 50% was reached. The phase content and the achieved strength properties are presented in table 1 - TMO-1.

Пример 2Example 2

Лист толщиной 11 мм стали 02Х17Н14М3 промышленного производства подвергался аустенизации 1100 °C 1 ч. Образцы размерами 30×20×11 мм охлаждались в жидком азоте до прекращения «кипения», после чего помещались на прокатный стан. Деформация ε ≈ 20% достигалась за 3 прохода, между проходами образцы охлаждались в жидком азоте. После низкотемпературной деформации образцы отогревались до комнатной температуры и помещались в печь при температуре T = 600 °C. По достижении указанной температуры образцы прокатывались за два прохода до достижения степени деформации ε ≈ 40%. По выходу из стана образцы охлаждались в воде. Структурное состояние стали представлено на фиг. 1 и 2, при этом содержание аустенита 98.5-99.5%. Достигнутые прочностные свойства представлены в таблице 1 – ТМО-3. A sheet of 11 mm thick industrial steel 02X17H14M3 was austenitized at 1100 ° C for 1 h. Samples 30 × 20 × 11 mm in size were cooled in liquid nitrogen until the “boiling” ceased, after which they were placed on a rolling mill. The strain ε ≈ 20% was achieved in 3 passes; between the passes, the samples were cooled in liquid nitrogen. After low-temperature deformation, the samples were warmed to room temperature and placed in an oven at a temperature of T = 600 ° C. Upon reaching the indicated temperature, the samples were rolled in two passes until the degree of deformation ε ≈ 40% was reached. Upon exiting the mill, the samples were cooled in water. The structural state of the steel is shown in FIG. 1 and 2, while the content of austenite is 98.5-99.5%. The achieved strength properties are presented in table 1 - TMO-3.

Пример 3Example 3

Так же, как в примере 2, только после деформации проводился отжиг в среде инертного газа при температуре T = 800 °C в течение 200 с с последующим охлаждением на воздухе. Структурное состояние стали представлено на фиг. 3 и характеризуется пакетами микродвойников и фрагментами субмикрокристаллического масштаба, при этом содержание аустенита 99-99.5%. Достигнутые прочностные свойства представлены в таблице 1 – ТМО-3+800 °C, 200 с.As in example 2, only after deformation was annealing in an inert gas medium at a temperature of T = 800 ° C for 200 s followed by cooling in air. The structural state of the steel is shown in FIG. 3 and is characterized by packages of microdoubles and fragments of a submicrocrystalline scale, with an austenite content of 99-99.5%. The achieved strength properties are presented in table 1 - TMO-3 + 800 ° C, 200 s.

К преимуществам изобретения следует отнести высокие прочностные характеристики, достигнутые без применения методов интенсивной пластической деформации при ограниченном числе (до трех) технологических операций и значительно меньшем (в 5-15 раз) содержании α′-мартенсита по сравнению с прототипом при сравнимых прочностных и пластических свойствах. Эти результаты свидетельствуют о высокой эффективности предложенного способа повышения прочности стабильной аустенитной стали. The advantages of the invention include high strength characteristics achieved without the use of intensive plastic deformation methods with a limited number (up to three) of technological operations and a significantly lower (5-15 times) α′-martensite content compared to the prototype with comparable strength and plastic properties . These results indicate the high efficiency of the proposed method for increasing the strength of stable austenitic steel.

Claims (1)

Способ термомеханической обработки стабильных аустенитных сталей, включающий закалку на аустенит, пластическую деформацию и заключительный отжиг, отличающийся тем, что пластическую деформацию стали проводят прокаткой с охлаждением в жидком азоте при температуре -196°С и со степенью деформации e=0,1 – 0,4 в несколько проходов с выдержкой между проходами при упомянутой температуре, а затем проводят деформацию прокаткой в интервале температур 20–700 °C со степенью логарифмической деформации e ≤ 0,6 в один или несколько проходов с последующим охлаждением в воде, а заключительный отжиг проводят при 600–800 °C длительностью от 200 с до 1 ч.    A method for thermomechanical processing of stable austenitic steels, including hardening for austenite, plastic deformation and final annealing, characterized in that plastic deformation of the steel is carried out by rolling with cooling in liquid nitrogen at a temperature of -196 ° C and with a degree of deformation e = 0.1 - 0, 4 in several passes with holding between passes at the mentioned temperature, and then deformation is carried out by rolling in the temperature range 20–700 ° C with a degree of logarithmic deformation e ≤ 0.6 in one or more passes with subsequent cooling in water, and the final annealing is carried out at 600–800 ° C for a duration of 200 s to 1 h.
RU2016146183A 2016-11-25 2016-11-25 Method to increase strength of stable austenitic steel RU2641429C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016146183A RU2641429C1 (en) 2016-11-25 2016-11-25 Method to increase strength of stable austenitic steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016146183A RU2641429C1 (en) 2016-11-25 2016-11-25 Method to increase strength of stable austenitic steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2641429C1 true RU2641429C1 (en) 2018-01-17

Family

ID=68235696

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016146183A RU2641429C1 (en) 2016-11-25 2016-11-25 Method to increase strength of stable austenitic steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2641429C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114410934A (en) * 2022-01-25 2022-04-29 太原科技大学 Method for refining coarse columnar crystal structure of electroslag remelting retaining ring steel
RU2790707C1 (en) * 2022-06-27 2023-02-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Method of multiple deformation-heat treatment of austenitic corrosion-resistant steel

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU567758A1 (en) * 1976-04-02 1977-08-05 Ждановский металлургический институт Method of hardening austenitic precipitation-hardening steels
JPH1065230A (en) * 1996-08-23 1998-03-06 Toko Inc Piezoelectric transformer
RU2287592C1 (en) * 2005-07-28 2006-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет" Method for thermomechanical strengthening of austenite stainless steels
RU2394922C1 (en) * 2009-10-23 2010-07-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") Procedure for cryogen-deformative treatment of steel
CN103773933A (en) * 2014-01-21 2014-05-07 四川大学 Method for improving shape memory effect of metastable austenitic stainless steel

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU567758A1 (en) * 1976-04-02 1977-08-05 Ждановский металлургический институт Method of hardening austenitic precipitation-hardening steels
JPH1065230A (en) * 1996-08-23 1998-03-06 Toko Inc Piezoelectric transformer
RU2287592C1 (en) * 2005-07-28 2006-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет" Method for thermomechanical strengthening of austenite stainless steels
RU2394922C1 (en) * 2009-10-23 2010-07-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") Procedure for cryogen-deformative treatment of steel
CN103773933A (en) * 2014-01-21 2014-05-07 四川大学 Method for improving shape memory effect of metastable austenitic stainless steel

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114410934A (en) * 2022-01-25 2022-04-29 太原科技大学 Method for refining coarse columnar crystal structure of electroslag remelting retaining ring steel
CN114410934B (en) * 2022-01-25 2023-12-01 太原科技大学 Method for refining coarse columnar crystal structure of electroslag remelting guard ring steel
RU2790707C1 (en) * 2022-06-27 2023-02-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Method of multiple deformation-heat treatment of austenitic corrosion-resistant steel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Babacan et al. Effects of cold and warm rolling on the shape memory response of Ni50Ti30Hf20 high-temperature shape memory alloy
Berrenberg et al. Enhancement of the strength-ductility combination of twinning-induced/transformation-induced plasticity steels by reversion annealing
Yamanaka et al. Enhanced mechanical properties of as-forged Co-Cr-Mo-N alloys with ultrafine-grained structures
Klimova et al. Microstructure and texture evolution of a high manganese TWIP steel during cryo-rolling
WO2013081144A1 (en) Method for rolling/drawing nickel-free high-nitrogen stainless steel material, nickel-free high-nitrogen stainless steel seamless thin pipe, and method for producing same
Prokoshkin et al. Manufacturing of long-length rods of ultrafine-grained Ti-Ni shape memory alloys
Karelin et al. Effect of quasi-continuous equal-channel angular pressing on structure and properties of Ti-Ni shape memory alloys
Ravi Kumar et al. Recrystallization behavior of a heavily deformed austenitic stainless steel during iterative type annealing
Sharifi et al. The effect of thermomechanical processing on the microstructure and mechanical properties of the nanocrystalline TiNiCo shape memory alloy
Ryklina et al. Comparative study of shape memory effects in Ni-rich Ti–Ni alloy after training in various phase states
RU2598744C1 (en) Method of thermomechanical treatment of metastable austenitic steel
RU2641429C1 (en) Method to increase strength of stable austenitic steel
Ravi Kumar et al. Effect of cyclic thermal process on ultrafine grain formation in AISI 304L austenitic stainless steel
JP6252730B2 (en) Stainless steel strip for spring and manufacturing method thereof
JP5223046B2 (en) Grain refinement heat treatment method of high nitrogen nickel-free austenitic stainless steel for biological use
Eskandari et al. Effect of hot deformation on texture and microstructure in fe-mn austenitic steel during compression loading
Heidari et al. Microstructure and texture evolutions of 310S austenitic stainless steel after cryogenic rolling and subsequent annealing: X-ray and electron backscatter diffraction studies
Wu et al. Effects of different annealing time on microstructure and mechanical properties of lightweight Al-containing medium-Mn steel
Akkuzin et al. Strengthening of stable Cr-Ni austenitic stainless steel under thermomechanical treatments
Zhang et al. Alter martensitic phase transformation kinetics by forming Ni-rich nanolayer in metastable austenitic steels
Fallahi et al. Effect of heat treatment on mechanical properties of ECAPed 7075 aluminum alloy
Park et al. Effect of grain size on mechanical properties of dual phase steels composed of ferrite and martensite
Polyakov et al. Physical simulation of hot rolling of ultra-fine grained pure titanium
Mori et al. Texture evolution and mechanical anisotropy of biomedical hot-rolled Co–Cr–Mo alloy
JP2023550199A (en) Manufacturing method of ferritic lightweight steel and ferritic lightweight steel using the same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181126