RU2723871C1 - Способ безокислительной термической обработки изделий из аустенитной коррозионно-стойкой стали - Google Patents
Способ безокислительной термической обработки изделий из аустенитной коррозионно-стойкой стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2723871C1 RU2723871C1 RU2019145005A RU2019145005A RU2723871C1 RU 2723871 C1 RU2723871 C1 RU 2723871C1 RU 2019145005 A RU2019145005 A RU 2019145005A RU 2019145005 A RU2019145005 A RU 2019145005A RU 2723871 C1 RU2723871 C1 RU 2723871C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- corrosion
- temperature
- articles
- resistant steel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
- C21D1/10—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation by electric induction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/34—Methods of heating
- C21D1/42—Induction heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области безокислительной термической обработки изделий из коррозионно-стойкой аустенитной стали, используемых в качестве конструкционных элементов атомных реакторов. В вакуумную камеру загружают садку из обезжиренных изделий и проводят вакуумирование камеры с садкой. Остаточное давление после вакуумирования камеры составляет не более 8×10мм рт.ст., а натекание составляет менее 5,00×10л × мм рт.ст./с в течение не менее 24 с. Нагревают садку до температуры аустенизации, составляющей 920-970°С, установленным в камере индуктором. Выдерживают садку при этой температуре и осуществляют последующее охлаждение. Обеспечивается получение изделий из аустенитных сталей без окисных пленок, в том числе цветов побежалости, на поверхности, а также требуемый уровень механических свойств и стойкость к межкристаллитной коррозии. 1 ил.
Description
Изобретение относится к способам термической обработки изделий, к которым предъявляются особые требования, в частности к изготовлению переходников из аустенитной коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т, используемых в качестве конструкционных элементов атомных реакторов.
Известны разные технологические приемы и решения по процедуре нагрева, выдержки и охлаждения при термической обработки коррозионно-стойкой стали, которые нашли промышленное применение в серийном производстве продукции общетехнического назначения. Однако они не обеспечивают требуемое состояние поверхности изделий без окисных пленок, в том числе цветов побежалости от соломенного до фиолетового, предъявляемое к поверхности переходников трубопроводов для атомных реакторов.
Изготовление изделий «Переходник», которое является переходным элементом между трубами разных типоразмеров, проводится штамповкой трубных заготовок из аустенитной коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т с последующей высокотемпературной термической обработкой (далее-аустенизация) при температуре нагрева от 920 до 1100°С для обеспечения требуемых механических свойств и стойкости к межкристаллитной коррозии. После аустенизации в печах с окислительной атмосферой окисные пленки с наружной и внутренней поверхности изделий необходимо удалять.
Наибольшее распространение получили такие способы удаления окисных пленок, как: механическая и химическая обработки, электрохимическое полирование. Использование механической обработки или электрохимического полирования является затратной и трудоемкой операцией, так как для ее выполнения требуется дополнительное специальное оборудование, а применение химического травления не обеспечивает получения необходимого качества поверхности переходников, к которым как конструкционным элементам атомных реакторов, предъявляются особые требования.
Известен способ термической обработки длинномерных изделий, включающий индукционный нагрев при прохождении изделия через индукторы и последующее принудительное охлаждение, причем нагрев осуществляют в среде инертного газа в две стадии. На первой стадии проводят нагрев до температуры в интервале 750-800°С при скорости нагрева 12-13°С/сек, а на второй стадии - до температуры в интервале 650-900°С при скорости нагрева 0,8-6,2°С/сек. Время нагрева на каждой стадии составляет 24-60 сек. (патент РФ №2421527, С21D 1/42, опубл.20.06.2011). Данный способ позволяет предотвращать появление окалины.
Однако недостатком известного способа является то, что нагрев в среде инертного газа не гарантирует получение поверхности изделий без окисных пленок ввиду возможного наличия конденсата в газе. При этом степень окисления изделий возрастает при нагреве до температуры аустенизации, соответствующей интервалу от 920 до 1100°С и выдержке при этой температуре в течение 10 минут, необходимой для прогрева по толщине.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ безокислительной термической обработки деталей, к поверхности которых предъявляются особые требования, взятый за прототип (патент РФ
№ 2456350, С21D 1/74, опубл. 20.07.2012). Способ безокислительной термической обработки, реализуемый при высоком отпуске деталей, включает загрузку обезжиренных деталей в печь, вакуумирование печи до уровня вакуума 10-3 мм рт.ст., нагрев садки до температуры 300-350°С, выдержку при этой температуре 30 - 40 минут для восстановления вакуума 10-3 мм рт. ст., окончательный нагрев до температуры высокого отпуска 600 - 620°С, выдержку при этой температуре, охлаждение до 100-150°С и выгрузку из печи. Указанным способом решаются задачи повышения качества поверхности деталей после термической обработки с обеспечением состояния поверхности без цветов побежалости, а также снижения себестоимости за счет исключения из технологического процесса трудоемкой и затратной операции электрохимического полировании, с помощью которой удаляются окисные пленки. Технический результат в известном способе заключается в применении ступенчатого отпуска для деталей из мартенситных сталей, например 25Х17Н2БШ, 09Х16Н4Б.
№ 2456350, С21D 1/74, опубл. 20.07.2012). Способ безокислительной термической обработки, реализуемый при высоком отпуске деталей, включает загрузку обезжиренных деталей в печь, вакуумирование печи до уровня вакуума 10-3 мм рт.ст., нагрев садки до температуры 300-350°С, выдержку при этой температуре 30 - 40 минут для восстановления вакуума 10-3 мм рт. ст., окончательный нагрев до температуры высокого отпуска 600 - 620°С, выдержку при этой температуре, охлаждение до 100-150°С и выгрузку из печи. Указанным способом решаются задачи повышения качества поверхности деталей после термической обработки с обеспечением состояния поверхности без цветов побежалости, а также снижения себестоимости за счет исключения из технологического процесса трудоемкой и затратной операции электрохимического полировании, с помощью которой удаляются окисные пленки. Технический результат в известном способе заключается в применении ступенчатого отпуска для деталей из мартенситных сталей, например 25Х17Н2БШ, 09Х16Н4Б.
Как известно, классификация стали по структуре (аустенитная, мартенситная, ферритная и т.д.) зависит от содержания углерода и легирующих элементов, что в комплексе определяет свойства стали, область применения, способы и параметры термической обработки.
Отличия аустенитных коррозионно-стойких сталей от мартенситных сталей заключаются не только в разном содержании углерода и легирующих элементов, но и в легировании в специальном отношении к углероду (титаном, ниобием). Специальное легирование и аустенизация проводятся для предотвращения склонности к межкристаллитной коррозии аустенитных сталей.
Недостатком прототипа является то, что при нагреве изделий из аустенитной коррозионно-стойкой стали, например 08Х18Н10Т, в печи с уровнем вакуума соответствующим 10-3 мм рт.ст, невозможно получить требуемое состояние поверхности изделий без окисных пленок, в том числе цветов побежалости. Кроме этого, использование температурно-временных параметров термической обработки, а именно: нагрев в диапазоне от 600 до 620°С и выдержке при этой температуре, для аустенитной коррозионно-стойкой стали является не приемлемым, что обусловлено склонностью к межкристаллитной коррозии.
Предлагаемое техническое решение решает задачу обеспечения состояния поверхности изделий из аустенитной коррозионно-стойкой стали после аустенизации без окисных пленок, в том числе цветов побежалости, с обеспечением требуемого уровня механических свойств и стойкости к межкристаллитной коррозии.
Технический результат заключается в том, что способ термической обработки изделий из аустенитной коррозионно-стойкой стали, включающий загрузку обезжиренных изделий, вакуумирование садки, нагрев до температуры аустенизации и выдержку при этой температуре с последующим охлаждением, термическую обработку проводят индукционным нагревом в индукторе, установленном в камере, обеспечивающей после вакуумирования остаточное давление не более 8х10-5 мм рт.ст (0,01 Па) и натекание менее 5,00х10-3 л х мм рт.ст/с (6,65х10-4 м3 хПа/с) в течение не менее 24 секунд, что обеспечивает оптимальное разряжение и возгонку в камере.
В отличие от прототипа в предлагаемом способе технический эффект достигается совместным соблюдением нескольких параметров: величины остаточного давления в камере после вакуумирования и величины натекания, обеспечивающих получение поверхности изделий без окисных пленок и цветов побежалости. При нагреве изделия в индукторе до температуры аустенизации от 920 до 970° С с предварительным вакуумированием камеры до остаточного давления не более 8х10-5 мм рт.ст (0,01 Па) и величине натекания менее 5,00х10-3 л х мм рт.ст/с (6,65х10-4 м3 хПа/с) в течение не менее 24 секунд достигается эффект быстрой возгонки, то есть быстрое удаление молекул адсорбированного газа с поверхности изделия, и предотвращение, таким образом, окисления поверхности. Молекулы адсорбированного газа, который образуется из составляющих атмосферы камеры газов (кислорода, углекислого газа, паров воды и т.д.) удерживаются у поверхности изделия силами молекулярного взаимодействия и образуют адсорбционный слой, который способен диффундировать или покидать поверхность вследствие теплового движения.
Увеличение объема и времени натекания увеличивает количество свободного окисляемого газа, что может вызвать появление цветов побежалости. Индукционный нагрев в индукторе, форма активного захвата которого выполнена в виде круговых витков, охватывающих изделие по всей длине, обеспечивает быстрый нагрев по высоте и толщине стенки изделия, что в условиях высокого вакуума 8х10-5 мм рт.ст (0,01 Па) и малой величиной натекания до 5,00х10-3 л х мм рт.ст/с (6,65х10-4 м3 хПа/с) в течение не менее 24 секунд исключает образование окисных пленок.
Способ осуществляют следующим образом.
Для подготовки к термической обработке изделий, полученных штампованием патрубков от труб размером ∅70х8 мм из аустенитной коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т, их подвергают обезжириванию и загружают на поворотный стол в камеру установки диффузионной сварки УДС-М (далее-установка УДС-М). Герметизируют и вакуумируют камеру до значения остаточного давления воздуха в камере не более 8х10-5 мм рт.ст. (0,01 Па). Измеряют время повышения давления в камере установки УДС-М от 8х10-5 до 2х10-4 мм рт.ст. (от 0,01 до 0,026 Па), которое при величине натекания менее 5,00х10-3 л х мм рт.ст/с (6,65х10-4 м3 хПа/с) должно составлять не менее 24 секунд. Загружают в индуктор первый переходник садки, нагревают до температуры 950°С, выдерживают 10 минут, выгружают из индуктора на поворотный стол камеры установки УДС-М. Вращением поворотного стола устанавливают под индуктор следующий переходник, загружают в индуктор, выполняют нагрев, выдержку и выгружают из индуктора на стол камеры. Повторяют операции для каждого переходника садки, после чего охлаждают переходники в камере установки УДС-М при остаточном давлении воздуха в диапазоне от 8х10-5 до 2х10-4 мм рт.ст. (от 0,01 до 0,026 Па) до температуры не более 200°С. После проводят разгерметизацию камеры и выгружают переходники.
Состояние поверхности переходников из аустенитной коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т после термической обработки и результаты испытаний образцов приведены в таблице.
Из приведенных результатов следует, что вакуумная термическая обработка переходников из аустенитной коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т по предлагаемому техническому решению обеспечивает получение светлой поверхности изделий без окисных пленок, в том числе цветов побежалости, а также требуемые механические свойства и стойкость против межкристаллитной коррозии.
Claims (1)
- Способ безокислительной термической обработки изделий из аустенитной коррозионно-стойкой стали, включающий загрузку садки из обезжиренных изделий в камеру, вакуумирование камеры с садкой, индукционный нагрев в индукторе, установленном в камере, до температуры аустенизации 920-970°С, выдержку при этой температуре с последующим охлаждением, отличающийся тем, что остаточное давление после вакуумирования камеры составляет не более 8×10-5 мм рт.ст., а натекание составляет менее 5,00×10-3 л × мм рт.ст./с в течение не менее 24 с.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019145005A RU2723871C1 (ru) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Способ безокислительной термической обработки изделий из аустенитной коррозионно-стойкой стали |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019145005A RU2723871C1 (ru) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Способ безокислительной термической обработки изделий из аустенитной коррозионно-стойкой стали |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2723871C1 true RU2723871C1 (ru) | 2020-06-17 |
Family
ID=71095926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019145005A RU2723871C1 (ru) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Способ безокислительной термической обработки изделий из аустенитной коррозионно-стойкой стали |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2723871C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2818865C1 (ru) * | 2023-11-15 | 2024-05-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Технология и Оборудование для Стеклянных Структур" | Способ изготовления фильеры для вытягивания изделий из расплава электровакуумного стекла |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2126844C1 (ru) * | 1998-02-16 | 1999-02-27 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Способ непрерывной безокислительной термообработки длинномерных особотонкостенных труб и устройство для его осуществления |
CN1100151C (zh) * | 1998-01-29 | 2003-01-29 | 托比工业株式会社 | 中空圆筒状工件的热处理方法 |
RU2367689C1 (ru) * | 2008-04-09 | 2009-09-20 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Способ термической безокислительной обработки изделий из сталей и сплавов и шахтная печь сопротивления для его реализации |
RU2383631C1 (ru) * | 2008-11-27 | 2010-03-10 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Способ термической безокислительной обработки деталей и сборочных единиц из сталей и сплавов |
RU2456350C1 (ru) * | 2011-02-25 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Способ безокислительной термической обработки деталей и сборочных единиц |
CN104032233B (zh) * | 2014-05-27 | 2016-09-14 | 中国核动力研究设计院 | 一种奥氏体不锈钢及其制造工艺 |
CN107781549A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-03-09 | 航天材料及工艺研究所 | 一种空心金属密封结构 |
-
2019
- 2019-12-30 RU RU2019145005A patent/RU2723871C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1100151C (zh) * | 1998-01-29 | 2003-01-29 | 托比工业株式会社 | 中空圆筒状工件的热处理方法 |
RU2126844C1 (ru) * | 1998-02-16 | 1999-02-27 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Способ непрерывной безокислительной термообработки длинномерных особотонкостенных труб и устройство для его осуществления |
RU2367689C1 (ru) * | 2008-04-09 | 2009-09-20 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Способ термической безокислительной обработки изделий из сталей и сплавов и шахтная печь сопротивления для его реализации |
RU2383631C1 (ru) * | 2008-11-27 | 2010-03-10 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Способ термической безокислительной обработки деталей и сборочных единиц из сталей и сплавов |
RU2456350C1 (ru) * | 2011-02-25 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Способ безокислительной термической обработки деталей и сборочных единиц |
CN104032233B (zh) * | 2014-05-27 | 2016-09-14 | 中国核动力研究设计院 | 一种奥氏体不锈钢及其制造工艺 |
CN107781549A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-03-09 | 航天材料及工艺研究所 | 一种空心金属密封结构 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2818865C1 (ru) * | 2023-11-15 | 2024-05-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Технология и Оборудование для Стеклянных Структур" | Способ изготовления фильеры для вытягивания изделий из расплава электровакуумного стекла |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5835256B2 (ja) | フェライト系ステンレス鋼製品の製造方法 | |
US20190323102A1 (en) | Surface treatment method of metallic materials | |
US4160680A (en) | Vacuum carburizing | |
JP2017534760A (ja) | 長尺鋼管を熱処理するための方法 | |
JP2013227595A (ja) | 冷却装置、焼入れまたは表面処理装置および表面処理方法 | |
US20050104266A1 (en) | Vacuum furnace with pressurized intensive water quench tank | |
RU2723871C1 (ru) | Способ безокислительной термической обработки изделий из аустенитной коррозионно-стойкой стали | |
CN105695924A (zh) | 一种含氮奥氏体不锈钢的制备方法 | |
JP2012132061A (ja) | ブルーイング金属帯の製造方法 | |
JP6228403B2 (ja) | 炭素鋼の表面硬化方法及び表面硬化構造 | |
CN110732605B (zh) | 不锈钢封头热成形方法 | |
US20200048754A1 (en) | Low pressure induction carburization | |
JP2014047410A (ja) | 鉄基合金材及びその製造方法 | |
AU2012285581B2 (en) | Method for cooling metal parts having undergone a nitriding/nitrocarburising treatment in a molten salt bath, unit for implementing said method and the treated metal parts | |
US3171759A (en) | Method of heat treating high speed steels | |
RU2456350C1 (ru) | Способ безокислительной термической обработки деталей и сборочных единиц | |
JPS5760018A (en) | Heat treatment installation for metal | |
RU2291207C1 (ru) | Способ получения высокопрочных тонкостенных стальных изделий точных геометрических размеров | |
RU2796338C1 (ru) | Способ обработки поверхности детали из жаропрочной нержавеющей стали | |
CN113846284B (zh) | 一种25Cr2Ni3Mo材料离子氮化工艺 | |
RU2790841C1 (ru) | Способ обработки поверхности жаропрочной нержавеющей стали | |
KR102494316B1 (ko) | 침탄원료의 저감 및 입계산화의 저감을 위한 가스침탄방법 | |
TWI809714B (zh) | 鋼構件之氮化處理方法 | |
JPS63183121A (ja) | 加圧式油焼入方法 | |
CN215404455U (zh) | 一种高性能的渗碳装置 |