Способ механикотермической обработки метастабильных аустенитных сталей

 

1. СПОСОБ МЕХАНИКО-ТЕРМИЧЁС (ГОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАСТАБИЛЬНЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ, включающий пластическую деформацию, старение и закал1ку , о т л и ч а ю Щ и и с я тем, что, с целью повышения пластичности стали, деформацию проводят в интервв ле протекания мартенситных превраще НИИ в два этапа: сначала осуществляют деформацию со степенью, обеспечивающей получение 20- tO S-мартенсита, затем нагревают выше температуры окончания обратного - У превраще ния, но ниже е - превращения, охлаждают и проводят деформацию до получения 30-70% -мартенсита. 2. Способ по п.2, о тли ч .а ю щи и с я тем, что после второго этапа пластической деформации перед закалкой проводят нагрев и изотермическую выдержку в течение 10-30 ч при температуре на 10-30 С ниже начала обратного (X .У превращения. О 1C ю со QD ч1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„SU„„10229 51 С 21 D 8/00. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ1Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ| СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 291 5006/22- 02 (22) 23.02.80 (46) 15.06.83. Бюл. И 22 (72) Б.А. Потехин, В.A. Коробейников, A.Ë, Осинцева и В.Н..Тихомиров (71) Уральский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический инс гитут им С.М. Кирова и Уральский лесотехнический институт им, Ленинского комсомола (53) 621.785 79 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 685703, кл. C 21 D 8/00, l979.

2 ° Авторское свидетельство СССР 567758, кл. С 21 р 6/00, 1977.

3,Авторское свидетельство СССР и 726192, кл. С 21 D 8/00, 1980.

4. Авторское свидетельство СССР . И 427069. кл. С 21 D 8/00. 1975. (54) (57) 1. СПОСОБ МЕХАНИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАСТАБИЛЬНЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ, включающий пласти" ческую деформацию, старение и закал ку, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности стали,.деформацию проводят в интервале протекания мартенситных превращений в два этапа: сначала осуществляют Деформацию со степенью, обеспечивающей получение 20-403 Я -мартенсита, затем нагревают выше температуры окончания обратного C g превраще» ния, но ниже ef, - g п р е вaр а щ еeнHи я, охлаждают и проводят деформацию до по» лучения 30-703 -мартенсита.

2. Способ по п.2, о т л и ч,а ю - . шийся тем, что после второго этапа пластической деформации перед закалкой проводят нагрев и изотерми:ческую выдержку в течение 10-30 ч при температуре на 10"30оС ниже начала обратного ь - ф превращения.

lf 102299

Изобретение относится к машино строению и металлообработке и может быть использовано для механико-тер мической обработки аустенитных ста" лей в металлургическом и машиностро.ительном производстве.

Известен способ упрочнения сталей с нестабильным аустенитом на Fe-CrМп основе, включающий закалку, теплую пластическую деформацию при tоС на 20- 100 С нижеМЖ, затем холодную пластическую деформацию и в эаключе" ние - ниэкотемпературный отжиг $1)

Данный способ не повышает пластичность сталей. 15

Известен способ упрочнения аусте" нитных дисперсионно-твердеющих сталей, включающий закалку, затем холодную пластическую деформацию и старение„ по которому в заключение npoao" 20 дят теплую деформацию при температуре, выше М 0t, но на 200-400оС ниже температуры старения, при этом после теплой деФормации проводят последеформационную выдержку при этих же температурах 21 . Этот способ понижает фактически пластичность сталей, так как заключительной операцией обработки. является пластическая деформа" ция, Известен также способ упрочнения железомарганцевых сплавов, сочетающий пластическую деформацию на 30-

Наиболее близким к предлагаемому является способ механико-термической обработки метастабильных аустенитных сталей, включающий пластическую деформацию, старение и закалку Я

8 результате такой обработки

ЗО сталь упрочняется пластичн сть ее не увеличивается (g), а показатель о падает (табл. 1), резко уменьшается также ударная вязкость.

Т а б л и ц а 1

Режим обработки

ИПа : ИПа

Q)p

ИДж/м

Закалка от 1050 С в воде (типовой режим }

70 2,6

65-70 0,7

620-750 820 950 25-30

Закалка 1050 C +

+деформация при -40

-100 C + ctapeHwe при 450 С, 30 ч, +

+ нагрев 760ОС, 8 мин охл, вода

Данный способ не позволяет ловы" .55 сить пластичность стали„ а относительное удлинение резко уменьшается. .Уменьшение относительного удлинения, а также ударной вязкости обусловле7 2

100 С ниже температуры обратного мартенситного превращения с деформацией при температуре на 20ОС ниже температуры М Ж P3) . Этот способ обработки также приводит к снижению пластичности аустенитных сталей.

Повышение прочности сталей с де формационно-метастабильным аустенитом в укаэанных способах достигается за счет деформационного и фазового наклепа аустенита при пластической деформации и npv образовании прочного мартенсита деформации, Именно поэтому конечной операцией обработки является не закалка, "смягчающая" аустенитные стали, а пластическая деформация с низкотемпературным отжигом. Пластичность сталей, обработанных указанными способамй, не повышается, а сохраняется на прежнем уровне или уменьшается. но тем, что при относительно низком нагреве под закалку (7604C

8 мин не растворяются хромистые карбиды, выделившиеся в процессе дли " тельного старения .при 450 С, а аусте 3 .102 нит оказывается фазонаклепанным в результате М -ю превращения, реализующегося при нагреве до 760 С.

Цель изобретения - повышение пластичности стали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу механикотермической обработки метастабильных аустенитных сталей, включающему пластическую деформацию, старение и закалку, деформацию проводят в интервале протекания.мартенситных превращений в два этапа, сначала осуществляют деформацию со степенью, обеспечива 1ей получение 20-403 C "мартенсита, затем нагревают выше температуры окончания обратного Е - прев-. ращения, но ниже К -ъ превращения, охлаждают и затем проводят деформацию до получения 30-70 -мартенсита, После второго этапа пластической деформации перед закалкой проводят нагрев и изотермическую выдержку в течение 10-30 ч при температуре на

10-30 С ниже начала обратного:. превращения.

В нержавеющих метастабильных аустенитных и аустенито мартенситных сталях, особенно в хромомарганцевых и хромоникельмарганцевых, при холодной деформации обычно .протекают два вида мартенситных превращений: g - Я и. — ф, интенсивность протекания которых в зависимости от степени деформации неодинакова. Температурный интервал обратных превращений

Я -э и pc -+ g при нагреве также существенно различен:соответственно

200-300 С и S00-7S0 С. разрушения (за исключением гидроэкструзии при больших давлениях1. Промежуточный низкотемпературный нагрев

25 в данном способе не только переводит

Я"мартенсит в аустенит, но и стабилизирует аустенит по отношению к деформированному прямому tgI - превраще" нию при последующей деформации, тем

36 самым увеличивая запас пластичности стали и обуславливая возможность проведения суммарной деформации до больших степеней и получения необходимого количества yf.-мартенсита деформации в структуре деформирован" ной стали.

Таким образом, предлагаемый спо-. соб существенно отличается от известных по форме проведения йредваритель40 ной (перед закалкой на аустенит) .пластической деформации нестабильной аустенитной стали.

В предлагаемом способе в отличие от известных деформация проводится при одной температуре, когда имеют место оба вида дефо мационного мартенситного превращения, например при комнатной температуре в два этаtla. Сначала деформацию проводят до степени, обеспечивающей получение в структуре стали максимально возможного количества E -мартенсита, - (деформация при оC с )9К.), затем сталь нагревается до 300-400 С, т.е, выше конца Е -т t| превращения, но ниже температуры начала g, -у превращения. После охлаждения сталь снова деформируют до степени, обеспечивающей получение в структуре стали

30-70ьй. -мартенсита (деформация при1 сМО g g., и проводят высоко2997 4 температурный нагрев (1000-1 )00 Ñ J под закалку на аустенит.

Частная цель пластической деформации стали в предлагаемом способеполучение в структуре стали значительного количества 30-70ь мартенситной фазы, Однако одноразовой деформацией такое количество мартенсита деформации можно получить практически только s малоуглеродистых или безуглеродистых высокопластичных метастабильных сплавах. В сталях с повышенным содержанием углерода (азота) (0,2-0,4Ц одноразовая плас 5 тическая деформация с протеканием - Е и - ф, превращений, быстро исчерпывая . запас пластичности стали, исключает возможность получения в структуре должного количества мартенсита деформации до настунления черезмерного охрупчивания и даже физическая сущность процессов, т. е. повышение пластичности метаста" бильных аустенитных и аустенитномартенситных сталей, также существенно отличается от таковой в известных способах. В известных способах с целью повышения прочности деформационным мартенситным превращением вызывают фазовый наклеп, упрочнение от которого должно сохраниться после окончательного нагрева. В предлагае55 мом способе главным является повышение стабильности аустенита по отношению к мартенситным превращениям при пластической деформации в отдель" .ныл: микрообьемах за счет повышения

1022997 что и является причиной резкого повышения пластичности деформационно-метастабильных аустенитных сталей.

fl р и м е р . Сталь 32Х10Г7Н3, содержащую,3: С 0,32, Сг 10,2, М и 7, 1, Й» 3,7, при 20 С деформируют на 15»; растяжением, затем нагревают до 350ОС и выдерживают 10 мин, охлаждают, затеи еще раэ, деформируют растяжением на 223 при 20 С и закаливают сталь в воде после нагрева на

10700С и выдержки при этой темпера" туре 7 мин (режим а). легированности аустенита в этих микрообъемах, т,е, снижения в них точки 9С, Повышение легированности отдельных микрообъемов аустенита, т.е. получение химически неоднородного аустенита в микроскопическом, >масштабе, обусловлено в предлагаемом способе действием трех основных фак" торов: разной растворимостью легирую щих элементов в аустените и мартенси те, развитостью 1,большой площадью) межфаэной поверхности из-за высокой дисперности мартенсита деформации в метастабильных аустенитных сталях и "астрономическим" повышением 15 скорости диффузии элементов на межфаэной границе (и в прилегающей к ней зоне) аустенит - мартенсит при протекании обратного мартенситного превращения при нагреве. 20

Таким образом, реализация предла" гаемого способа обработки позволяет получить микроскопические области стабильного при деформации аустенита, 25

Другой режим обработки дополнительно включает длительное старение перед закалкой: деформация при 20 С на о

15», растяжением + отпуск 350 С, 10 мин, + растяжение на 263 + старе" ние 480 С, 30 ч + закалка в воде от

1070 С после 7 мин выдержки (режим б) .

Результаты механических свойств представлены в табл. 2.

Т а б л и ц а 2 (x% f ф

Режим обработки б

МПа

Типовой: закалка 1070 C

7 мин, вода

1220 28

840 50

1020 39

1,51

Режим а

Режим б

0,31

0,37

Заказ 4158/17 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35> Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

После обработки стали 32Х10Г7Н3 приводит к повышению пластичности по режиму а и б в испытанных на стали. растяжение образцах уменьшается коли- 45 Предлагаемый способ обработки чество образовавшегося мартенсита может оказаться целесообразным для деформации - 4 и, соответственно, подготовки Листовой стали типа интенсивность образования мартенсита 32Х10Г7Н3 к облицовке взрывом лопасдеформации. Это, главным образом, и тей мощных гидротурбин.

Составитель A. Денисова

Редактор Л. Авраменко - Техред М.Коштура Корректор. О. Тигор