Способ обработки низколегированной стали

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН аа а»

3(S» С21 0800 н

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AST0PCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 3388122/22-02

:(22) 28.01,&2 (46) 07.07.83. Бюл. й. 25 (72) О.А.Кайбышев, Г.А.Салищев и С,И.Иихайлов (71) Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 621.785:621,787(088.8) (56) 1, Быстрова H.À. и др> Сверх-пластичность коррозионностойкой стали 15X)H12C4TIO, -Известия вузов.

"Черная металлургия", 1980, 2; Патент США 3723194, кл. 148-12, опублик. 1-973.

3. Патент ПНР It 80930, кл. С 21 D 1/78, 1976.

4.. Поль Э. и др. Исследование сверхпластичности стали У8 и автоматной стали А40Г. -"Металлы", 1980, я 4, с.159-167. (541(57) 1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ, преимущественно с содержанием углерода 0,1-0,3Ô, включающий нагрев, деформацию со степенью по меньшей мере 504 и скоростью по крайней мере 10 "с-" и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью получения мелкозернистой структуры и увеличения пластичности, нагрев ведут. до температур Ас - Ас +30 С, а после деформации осуществляют кратковременную выдержку при этой температуре.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем; что деФормацию ведут со степенью 50-703. а

3. Способ по пп.1 и 2, о т л ич е ю нн и и с е тем, что дееормедию ведут со скоростью 1О н — 10 c- .

Способ по по.1-3, о т п и - . См ч а ю шийся тем, что после де" формации осуществляют кратковременную выдержку до 30 с.

240 2, мелкого зерна в стали типа А40Г, включающий горячую деформацию в аустенитной области при .860 С со сте" пенью деформации 503 и скоростью де5 Формации 0,1; 0,5 и 1 м/с. Размер зерна после такой обработки 17,6 мкм, но внутри зерен имеется развитая субструктура, которая оказывает благоприятное влияние на развитие сверх

0 пластичности (4 ) .

Однако известный способ применим лишь для сталей, содержащих углерод

3 0,353, так как деформация низколегированных сталей с содержанием углерода 0,1-0,33 не приводит к формированию в них мелкозернистой струк турй, при которой сталь проявляет сверхпластические свойства.

Целью изобретения является получение мелкозернистой структуры и увеличение .пластичности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки низколегированной стали, преимущественно с содержанием 0,,1-0,33, вклю чающему нагрев, деформацию со сте..пенью по меньшей мере 504 и скоростью по крайней мере 10 "с- и охлаждение, нагрев ведут до температур

Ас„ - Ас„ +30 С, а после деформации осуществляют кратковременную выдержку при этой температуре.

При этом деформацию ведут со степенью 50-703. .Кроме того, деформацию ведут со скоростью 10 з - 10 с

После деформации осуществляют кратковременную выдержку до 30 с.

Указанный температурный интервал соответствует началу процесса рекристаллизации 2-ro рода, а также фа зовому превращению "перлит-аустенит", Рекристаллизация способствует.снятию упрочнения при деформации, что резко снижает усилия деформирования и совместно с процессом выделения частиц новой фазы способствует формированию в стали мелкозернистой структуры. Снижение температуры деформации приводит к подавлению процессов разупрочнения и к резкому росту усилий деформирования. Повышение температуры выше Ai +30 С способствует увеличению размеров зерен. Выбранный интервал содержания углерода обусловлен фаэовйми составами сталей в указанном интеовале температур деформации, В сталях с содержанием углерода 0,1-0,34 в ин1 1027

Изобретение относится к металлур- гии и обработке металлов давлением и может быть использовано для перевода низколегированных сталей с со-. держанием углерода 0,1-0,33 в сверхпластическое состояние.

Основным условием проявления сверх пластичности у металлов и сплавов является мелкозернистость структуры.

Известен способ получения мелко- 1 зернистой структуры, заключающийся в холодной деформации до больших степеней обжатия (913) и последующем от жиге при 820"870 С в течение 1 ч.

В результате такой обработки сталь имеет мелкозернистую рекрйсталлизованную структуру с размером зерен

1 "3 мкм fl).

Известен способ перевода низколе-. гированных сталейв сверхплаатическое состояние, включающий холодную деформацию на 703 и Последующий быстрый нагрев до температуры выше Ас., соответствующей области сС + j фаэ.

В течение короткого промежутка вре- щ мвни после достижения температуры деформации сталь находится в пере- . ходном состоянии, характеризуемом . структурной нестабильностью и проте" канием процессов рекристаллизации, что способствует проявлению свррхпластических свойств (2 1, Недостатком этих способов являет" ся необходимость предварительной деформации металла в холодном состоянии, что требует больших усилий и трудно осуществимо на крупногабаритных заготовках.

Известен способ измельчения зерна, включающий гомогенизацию стали при температуре выше 1150 С и последующую термоциклическую обработку, заключающуюся в многократном чередд вании высокоскоростных нагревов выше температуры Ас, выдержки и последующего охлаждения 3 ).

Недостатком данного способа явля-, ется невозможность использования его для измельчения зерна в крупногаба.-.; ритных заготовках из-за сложности обе» спечения их высокоскоростного нагре- 5О ва и охлаждения. Способ не всегда обеспечивает измельчение зерна до ве» личины, при которой низколегиромнная сталь проявляет сверхпластичность. 55

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения

»»

Деформация при температуре

««»» и Е» 1««

Скорость деформации 6, с-", при 3

Показатели

Способ.32

30 50 70

1697 16,2 14У9 Извест- 860 . ный

d,èêì

56 58 66 56 56 58, 7э9 7,8 7,4 7,5 7,2 7,2 кг мм .

d,ìêì ".Предлагаемый

700

82 96 116 84 90 112

3 1027240 4 тервале температур А61 -(Ас1+30оС) до 700, 720, 750, 800 и 860 С и де содержится 50-,953 феррита, осталь- .,Формируют со средней скоростью ное, - аустенит. Такое:соотношение 3,3 10, 10.; 3,3 10 2; 10 Зи 10"1: фаз наряду с протеканием рекристал- и степенями деформации 30, 50 и.703. лиэационных процессов способствует 5 После деформации осуществляют выформированию мелкозернистой струк- держку не более 30 с. туры при деформации . Нижний предел В таблице представлены результаты содержания углерода (0,13) обуслов- механических испытаний стали, обрален пониженным содержанием аустенита ботанной по указанным режимам. в, указанном интервале темяератур 10 Как видно из таЬлицы, сталь ((10(} что не позволяет получать 15ХСНД проявляет повышенную пласдостаточно мелкое зерно (4 С 5 мкм}. тичность (190"2153 ) и пониженные наиз-эа нестабильности размеров зерен пряжения течения (3,5-4,2 кг/мм }пос;феррита. ле деформации при 720- 750.С (Ас„-Ас, ь о . -3

Выбранный интервал степеней де- - +30 C ) co скоростями 10 - 10 с !

5 ,Формации наиболее технологичен и обе- и степенями деформации 50-703. Эти . .спечивает достаточную степень иэмель- преимущества дают возможность чения зерна (средний диаметр 2-4 мкм) получать обработкой давлением слож

: Формирование мелкозернистой струк- нопрЬФильные, высокоточные изделия туры в указанном интервале скоростей из низколегированной стали с высо .определяется:протеканием процессов

20 ким коэффициентом использования ме" рекристаллизации и фазовых превра- -.. талла. Снижение температуры йослещений.. Увеличение скорости деформации дующей горячей деформации уменьшает выше:.10"-"с-"приводит к увеличению образование окалины и повышает стойнеоднородности микроструктуры в за- кость штампового инструмента.

25 готовках и к подавлению процессов Использование предложенного споРекристаллизации 2-ro рода, что.,тре- соба позволяет в низколегированных бует резкого увеличения времени пос- сталях получать мелкозернистую струк.ледеформационной выдержки. туру с размером зерна до 5 мкм. ИсИспольэование скоростей меньше пользование известного способа при1

;10 Эс-"снижает производительность З0 водит к ивмельчению зерна лишь до процесса деформирования и способст- 15-17 мкм. Сталь с размером зерна

- вует увеличению раэмербв"зерна. floe-, более .5 мкм при 800 С после обработ: ледеформационная выдержка в течение ки по известному способу обладает

36 с необходима для снятия остаточ- пластичностью 50-653, а после обра ното горячего. наклепа, что способ." 35, ботки по предлагаемому способу - до ствует стабилизации размеров зерна 2003, что в 3-4 раза выше. При этом стали при последующем нагреве до тем напряжение течения стали после обпературы сверхпластической деформа- работки по известному способу сосции . тавляет 7,3-8,0 кг/мм, а по пред-.

2

Пример. Заготовки из низко- 40 лагаемому - 3,5-4,2 кг/мм, что в легированной стали 15ХСНД нагревают .1,5-2 раза ниже.

1027240

Продолжение таблицы

Скорость деформацииЙ,с, при f 3 е

Зф3-10 10

Показатели

30 50 70 е ее е ю

6,0 $,4 6,8 6,4 6,2

»»»ее юе»ее» »»»ею

30 50 70

ЮЮЕ ЕЕ ЮЕЕЮЮЕЮЮЮЮЕ

»ее»ее»О»ее б кг/мм (Ас " 20) 7,0 г д мкм е е е

6,Ф 92 100 125

720 (АС1 ) 6 кгlмм2 5,8 5,7 5,7 5,5

8,2 3,2 2,5

d,þêì е

750 (э Ф 90 104 120 (Ас +30) Фкг/йм 5,9 519 5,7

100 190 214

4,9 3,8 3,5

800 d,мкм - 10,4 8,5 8,0 11,0 9,0 8,7

800 Ci Ж 90 96 108 78 94 80 (Ас„ +30) 4 кгlмм2 6,2 5,2 5,1 6,3 5 2 5,3

Продолжение таблицы

«Ф :Скорость деформации Е,с-1, нри 6 3

Способ

»М ее еюе

3,3 10

Ю»ЕЮ» ЕЮЮ»Ю Юй»Ю

30 50 70 30 юе»е е»е»О» »ее»ее »

16,7 15,9 14,5 17,5

10 1

10" 3

1 (.

Г 1

50 70 30 50 70

Известный

160 150 192 173 150

54 54 58 56 54 58 60 58 58

7,2 7,1 7,3 7,5 7,1 7,0 7,8 7,6 7,7

78 86 112 80 . 86 110 76 82 . 108

6,8 6,5 6,0, 6,2 6,7 6,5 6,3

6,8 6,6

7,3 2,9 2,4 7,6 2,9 2,5 8,6 4,3 4,4

120 184 210 110 178 204 96 160 160

Ю »

Способ Деформация при температуре, С ..

6,3 2,8- 2,1

125 196 204

1027240

Продолжение таблицы

Скорость деформации Е, с "; при Я, 3,3 10

1 0-э

Способ

50 70

30 50 70

4,6 3,7 . 3,6

4,0

180 192 72 90 104

5 2 ",0 3,7 5,5 4,2 4,0

7,4 6,2 6,4

4 11 5 9,4 9,1 11,6 9,4 9,2

72 84 84 72 82 84

6,1 5,3 5,3 6,0 5,5 5,4 . 6,1 6,7 6,2.

Составитель И.Липгарт

Редактор И,Николайчук Техред Т.Фанта Корректор В. Гнрняк

Ф

Заказ 4675/29 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

8,7 3,4 2,6 9,9

100 192 210 90

3,8 3,7

3 5 3,0

6 5 5,8 5,2

12,1 9,6 8,1

13,4 11,1 10,8

64 70 86