SU779415A1 - Способ термической обработки малоуглеродистых мартенситно- стареющих нержавеющих сталей - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано при термообработке малоуглеродистых хромоникелевых свариваемых нержавеющих сталей мартенситного класса, дополнительно легированных элементами, вызывающими эффект дисперсионного твердени  и имеющих в структуре Z 15% аустенита. , Способ может быть использован, например, дл  стали 08Х15Н5Д2Т-ЭП410УШ (ВНС-2УШ), содержащей медь и титан и примен емой в виде прутко поковок, штамповок и прессованных профилей дл  изготовлени  сварных конструкций летательных аппаратов без последуквдей термообработки и работающих в атмосферных, в том чис ле морских услови х эксплуатации. Упрочн юща  термообработка силовых деталей, изготавливае мь1 „и з ста ли ЭП410УШ, осуществл етс  в элемен тах до сварки и включает операции з калки с 950-100,0°С и старени  при 425-450 0 на прочность основного ма териала 6 125 кгс/мм l . Однако сварные соединени , изготавливаемые из этой стали с термооб работкой перед сваркой nci указанном режиму, склонны, к коррозионному рас трескиванию (Кр в зоне термического вли ни . Это снижает эксплуатационную надежность сварных конструкций, требует тщательной дополнительной защиты, что увеличивает трудоемкость изготовлени  конструкций и вес изделий. Известные способы термообработки не обеспечивают одновременного получени  высокой коррозионной стойкости сварных соединений, выполненных из стали ЭП410УШ, и требуемого уровн  прочностных и пластических характеристик основного металла. Известен способ термообработки стали ЭП410УШ, включаю11и1й закалку и старение при 450 , в соответствии с которым дл  повышени  механических свойств ( бр, ,(50,7 ) сталь перед закалкой подвергают предварительному отпуску при температуре, соответствующей альфа-гамма области(650 ) L2j однако прИменение зтого способа не обеспечивает повышение коррозионной СТОЙКОСТИ сварных соединений стали ЭП410УШ, поскольку старение стали ЭП410У при соответствующей температуре наиболее быстрого и интенсивного образовани  обогащенных хромом изоморфных выделений типа зон Гинье-Престон, должно сопровождатьс 

концентрационным расслоением трведого раствора по хрому, снижающим коррозионную стойкость нержавеющих сталей .

Ближайшим к изобретению  вл етс  способ термообработки стали ЭП410УШ, включающий закалку и старение в течение 2-3 ч сначала при температуре на 100 + 20°С, а затем на 30 + йиже температуры старени  на максимальную прочность, в соответствии с которым дл  повышени  ударной в зкости (с(ц420) при сохранении прочности, сталь подвергают дополнительному старению при 450° 8-12 ч.

Однако этот способ также не обеспечивает повышени  коррозионной стой кости, поскольку применение при окончательном старении (450°с) длительных выдержек 8-12 ч способствует дополнительному развитию концентрационного расслоени  твердого раствора по хрому.

, Исследовани  на промышленных плавках стали ЭП410УШ вы вл ет неблагоприн тное вли ние нагревов при 420450°С не только на снижение сопротивлени  сварных соединений, коррозионному растрескиванию (Кр), но и на ударную в зкость образцов с усталостной трещиной основного металла

(пО Сни;: ение может быть-св зано

с охрупчивающим вли нием образующихс  при концентрационном расслоении тве рдого р-ра по хрому зон типа Гинье-Престона .

В св зи с этим эффект повышени  ударной в зкости за счет перестраивани  при 450°С по вл етс  лишь при сравнительно м гком испытании на образцах с надрезом типа менаже (ац + 20).

При более жестком виде испытаний

положительный эффект перестраи тэ

вани  про вл етс  значительно меньше , так как перекрываетс  протекаюим одновременно на П и III ступен х старени  (420-450°С) указанным про- 45 цессом образовани  и роста во времени обогащенных хромом зон ГеньеПрестойа , которые никогда не тер ют когерентности с матрицей и поэтому не перестраиваютс .50

Охрупчивающее вли ние этих зон в наибольшей ступени про вл етс  на высокопрочных плавках стали с малым содержанием аустенита. В то же врем  J- при ченение более высоких температур старени , например 500с, а тем более , соответствующей дл  стали ЭП410У температуре начала обратного превращени  с выдержками 8-12 ч 0 сопровождаетс  практически полным , разупрочнением стали (б 100 кгс/мм).

Цель изобретени  - одновременное повышение коррозионной стойкости сварных соединений (Ко) и ударной

в зкости (a-fij ) основного металла при сохранении прочностных характеристик

Цель достигаетс  тем, что в известном способе, включающий закалку, предварительное старение в течение 2-3 ч при температуре на 100+20 с ниже температуры старени  иамаксимальную прочность и окончательное старение, последнее провод т в течение 0,25-7 ч при температуре на 50+20 С выше температуры старени  стали на максимальную прочность, а перед закалкой осуществл ют отпуск при температурах, соответствующих двухфазной альфа-гамма области с выдержкой 1-6 ч например, дл  стали ОХ15Н5Д2Г этот отпуск провод т при 650-670°С.

Нагрев под окончательное старение осуществл ют в жидких средах.

Применение перед закалкой высокого отпуска при температурах существовани  об Е у фаз повышает температуру рекристаллизации аустенита при нагреве под закалку и способствует наследованию сформировавшейс  при гор чей деформации субструктуры аустенита (ВТМО).

Применение старени  по этому способу сначаипа при 420с, а затем при 450 С с суммарной выдержкой в районе температур концентрационного расслоени  твердого раствора по хрому 1015 ч, не обеспечивает требуемой коррозионной стойкости сварных соединений (f до разрушени  в камере сол ного тумана должно быть не менее 60 сут), а уровень ас тупри этом значительно ниже, чем после обработки по предлагаемому способу.

В то же врем  применение более высоких температур старени , например при с минимальной выдержкой в течение 8 ч, хот  и обеспечивает высокую коррозионную стойкость и ударную в зкость, он приводи к резкому падению прочностных характеристик стали за счет интенсивного перестаривани  и разупрочнени  матрицы.

Температуру по предлагаемому способу набв 130+10 кгс/см осуществл ют следукнуим образом.

1.Отпуск при 3 ч.

2.Закалка с .

3.Предварительное старение 350+ +20°С с выдержкой 2-3 ч.

4.Окончательное старение (в печи с принудительной циркул цией воздуха и температурным перепадом +5 С1

с ВБщержкой при

0,25-0,5 ч 490°С 0,5-2,0 ч 470°С 2,0-7,0 ч

Дл  обеспечени  оптимального сочетани  и стабильности физико-механических свойств за счет более точного соблюдени  режима окончательного старени  по длине и сечению детгши ,;|(уменьшение температурного перепада и времени прогрева нагрев под окончательное старение, особенно при температурах близких к верхнему пределу (520-500с) и коротких выдержках, следует осуществл ть в жидких средах (расплавах солей или щелочей).

Сравнительные данные, полученнбгё при испытании на коррозию под напр жением в камере сол ного тумана свар .ных соединений, выполненных сваркой плавлением и при испытании на ударную в экость(огц ,d ту основного металла в зависимости от уровн  прочности и режима термообработки приведены в

табл. i (сталь ЭП410УШ, количество остаточного аустенита 6%) обобщенные данные в табл-. 2.

Из приведенных данных видно, что при равной прочности более высокие значени  при Кр и noOff-y получены при более коротких выдержках и более высоких температурах старени .

Применение обработки по этому способу позвол ет дополнительно увеличить в несколько раз надежность и ресурс силовых конструкций на мартенси тно-старекидих сталей типа ЭП410УШ при сохранении веса деталей, что повысит качество и снизит трудоемкость изготовлени  изделий.

Основной металл

Таблица 2

-,,„,,.,.„,,. .--„ д«„е„ :дй1№

, Сварное соединение

термообработка + + сварка

122,0-136,7 120,0-135,0 1,6-5,2 4,5-12,6

Claims (3)

1.Способ термической обработки малоуглеродистых мартенситно-стареющих .нержавеющих сталей,включающий закалку предварительное старение в течение 23 ч при температуре на ЮО 20 С ниже температуры старени  на максимальную прочность и окончательное старение, отличающийс  тем, что, с целью повышени  коррозионной стойкоети сварных соединений иударной в зкости основного металла при сохране-. НИИ прочностных характеристик, окончательное старение провод т в течение 0,25-7 ч при температуре на 50+20 С вьиие температуры старени  стали на максимальную прочность, а

60-135

10-40

перед закалкой осуществл ют отпуск при температурах, срответствун цих двухфазной .- льфа-гамма области, с выдержкой 1-6 ч,

2. Способ ПОП.1, отличающийс  тем, что отпуск стали ОХ15Н5Д2Г производ т при 650-670 С.

3. Способ по пп, 1 и 2, отличающийс  тем, что нагрев под окончательное старение осуществл ют в жидких средах.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Потак Я.М. Высокопрочные стал М., Металлурги , 1972, с. 149.

2.Авторское свидетельство СССР №333204, кл. С 21 О 1/78 1970.