SU1659497A1 - Способ термомеханической обработки мартенситностареющих сталей - Google Patents

Description

1

(21)4657131/02 (22)01.03.89 (46)30.06.91. Бюл. №24

(71)Институт физики металлов Уральского отделени  АН СССР

(72)А.И. Уваров, Е.И. Ануфриева, В.М. Счастливцев и А.А. Круглое (53)621.785.79(088.8)

(56) Красильникова С.И., Божко С.А., Дробот А.В. МиТОМ, 1986, № 9, с. 43-45.

Красильникова С.И., Медн нский А.Ф., Черн вска  С.Г. и др. МиТОМ, 1977, № 7, с. 27-31.

Перкас М.Д. МиТОМ, 1985, № 5, с. 23- 33.

Бирман С.Р. Экономиолегированные мартенситностареющие стали. М.: Металлурги , 1974, с. 208, (вариант A-IV, с. 144).

(54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

(57) Изобретение относитс  к металловедению и термической обработке металлов. Цель изобретени  - повышение уровн  ударной в зкости мартенситностареющих сталей без снижени  прочностных свойств. Обрабатывают мартенситностареющую сталь состава, мас.%: С 0,03; Ni 10; Сг 11,6; Мо 2,4; TI 1,3; AI 0,28. Заготовки нагревают до 1200°С. медленно охлаждают со скоростью 5°С/мин и в процессе охлаждени  подвергают дробной деформации со степенью 5% в интервале 1000-800°С, далее провод т охлаждение в воде. Ударна  в зкость стали возрастает в 2,5 раз по сравнению с известным способом без снижени  прочностных свойств материала. 1 табл.

Ё

Изобретение относитс  к металловедению и термической обработке металлов и может быть использовано в машиностроительной и других отрасл х промышленности , которые  вл ютс  потребител ми высокопрочных сталей.

Цель изобретени  - повышение ударной в зкости без снижени  прочностных свойств стали.

Предлагаемый способ термомеханической обработки основан на следующих физических закономерност х. Дробна  пластическа  деформаци , осуществл ема  а процессе медленного охлаждени , предотвращает формирование сплошной сетки

карбидов по границам зерен. В этом случае выделение избыточной фазы в виде отдельных частиц хот  и снижает в зкость по сравнению с резкой закалкой (когда теплова  хрупкость отсутствует), но уровень ударной в зкости остаетс  достаточно высоким. Величина пластической деформации за один проход, т.е. на каждом отдельном этапе, лежит в интервале 5-7%,  вл етс  оптимальной дл  уменьшени  тепловой хрупности. Уменьшение степени деформации менее 5% приводит к тому, что не все карбиды дроб тс  и эффективность предлагаемого способа уменьшаетс , а увеличение степени деформаций е 7% приводит к удлинению пауз между отдельными этапами

ON (Л Ю

чэ

v|

деформаций, что позвол ет карбидам сформировать сетку по границам зерен.

П р и м е р. В качестве материала, упрочненного известным и предлагаемым методами , берут мартенситностареющую сталь следующего состава, мас.%: С 0,03; N 10,0; Сг 11,6; Мо 2,4; TI 1,3; AI 0,28, остальное железо. Эта сталь  вл етс  характерной дл  всей группы мартенситностареющих сталей , испытывающих тепловую хрупкость при медленном охлаждении. Уменьшение в этой стали тепловой хрупкости с помощью предлагаемого способа термомеханической обработки доказывает принципиальную возможность борьбы с этим опасным  влением дл  всех мартенситностареющих сталей , подверженных тепловой хрупкости.

Механические свойства мартенситностареющих сталей после различных обработок приведены в таблице.

Слитки стали выплавл ют в открытой индукционной печи, проковывают в прутки в интервале 1200-1100°С, охлаждают на воздухе и изготавливают образцы размером 19x19x60 мм. Указанные заготовки помещают в печь, нагретую до 1200°С, и выдерживают в течение 1,5 ч. Изотермическую выдержку при высокой температуре провод т дл  того, чтобы растворить в аустените все фазы, которые выделились в процессе ковки и охлаждени  на воздухе. После изотермической выдержки часть образцов закаливают в воде (таблица, парти  1). Это позвол ет определить величину ударной в зкости стали, в которой отсутствует теплова  хрупкость. Во второй партии образцов заготовки медленно охлаждают до 1200 до 800°С со скоростью 5°С/мин и с температуры 800°С закаливают в воде. Третью партию образцов обрабатывают известным способом: нагрев до 1200°С, изотермическа  выдержка 1,5 ч, деформаци  в прокатном стане при 1200°С, затем медленное охлаждение со скоростью 5°С/мин до 800°С, далее охлаждают с температурой 800°С в воде.

Четверта  парти  образцов обработана предлагаемым способом следующим образом: нагрев до 1200°С, изотермическа  выдержка 1,5 ч, медленное охлаждение до 800°С со скоростью 5°С/мин, в процессе медленного охлаждени  привод т дробную пластическую деформацию на общую степень деформацииЗО-50%, равномерно распределенную во времени со степен ми одноразовой пластической деформации на 3,5,7,10%, затем охлаждают в воде. Закалку в воду во всех случа х провод т дл  того, чтобы зафиксировать то состо ние твердого

раствора, которое имело место при данной температуре,

После резкой закалки от 1200°С(в воде) (таблица, парти  1) сталь имеет высокий уровень ударной в зкости (образцы первой партии не разрушаютс  при испытании). Медленное охлаждение до 800°С приводит к развитию в стали тепловой хрупкости и значительному снижению ударной в зкости

(таблица, парти  2), Деформаци  стали до медленного охлаждени  (по известному методу ) не приводит к существенному увеличе- нию ударной в зкости и изменению характера разрушени . Ударна  в зкость

существенно увеличиваетс  только после обработки по предлагаемому методу: нагрев до 1200°С, изотермическа  выдержка 1,5 ч, медленное охлаждение со скоростью 5°С/мин и дробна  деформаци  в процессе

медленного охлаждени  на разные степени, далее осуществл ют охлаждение в воде. Временной интервал между проходами одинаков . При этом отмечают большой разброс значений ударной в зкости: от значений

1,5 МДж/м и выше. Некоторые образцы не разрушаютс , поэтому средние значени  ударной в зкости не определ ют. Как показывают результаты испытаний, приведенные в таблице, оптимальными степен ми

одноразовой деформации  вл ютс  величины в пределах 5-7%. При дефорамаци х 3 и 10% наблюдаетс  тенденци  к снижению уровн  ударной в зкости. Прочностные ( 0в , оь,2 ) и пластические ( д , ip ) свойства , определ емые при раст жении, практически одинаковы при осуществлении известного и предлагаемого способах обработки , а ударна  в зкость после обработки по предлагаемому методу увеличиваетс  более чем в 2 раза. Разрушение происходит в зко.

Эффективное вли ние дробна  пластическа  деформаци  оказывает только при ее осуществлении в процессе медленного охлаждени . Если дробную деформацию проводить по режиму: нагрев до 1200°С, изотермическа  выдержка 1,5 ч, медленное охлаждение до. 800°С и деформаци  при этой температуре, то ударна  в зкость така  же, как после обработки по известному способу. Таким образом, при медленном охлаждении мартенситностареющей стали возникает теплова  хрупкость, котора  не устран етс  при использовании известного

способа, включающего гомогенизацию, пластическую деформацию и медленное охлаждение . Предлагаемый метод обработки, включающий нагрев до 1200°С, изотермическую выдержку 1,5 ч, медленное охлаждение (со скоростью 5°С/мин) до 800°С и дробленую деформацию по 5-7% за этап в процессе медленного охлаждени , в значительной степени устран ет тепловую хрупкость .

Использование предлагаемого способа термической обработки мертенситностаре- ющих сталей по сравнению с известным обеспечивает следующие преимущества:

высокую надежность изделий (высокий уровень ударной в зкости, устранение хрупкого разрушени ), которые по тем или иным технологическим причинам не могут охлаждатьс  с большой скоростью (крупногабаритные издели  и т.п.);

возможность использовани  некоторых марок мартенситностареющих сталей, особенно с повышенным содержанием титана, дл  изготовлени  массивных изделий, которые невозможно практически быстро охладить;

предлагаемый способ термомеханической обработки мартенситностареющих сталей технологичен, поскольку деформа0

5

0

5

ци  сравнительно невелика и проводитс  дробно (с малыми обжати ми) и при высоких температурах, что не требует больших мощностей прокатного оборудовани . Кроме того , в процессе деформации можно придавать изделию нужную форму.

Предлагаемый способ предполагаетс  примен ть дл  обработки изделий специального назначени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ термомеханической обработки мартенситностареющих сталей, включающий гомогенизацию, пластическую деформацию и замедленное охлаждение, отличающийс  тем, что, с целью повышени  ударной в зкости без снижени  прочностных свойств стали,предварительно определ ют температурный интервал развити  тепловой хрупкости и в этом интервале в процессе замедленного охлаждени  провод т дробную и равномерно распределенную во времени деформацию со степенью 5-7%.

   Продолжение таблицы