Способ обработки сплавов на основе железа

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК . (19) Ol) . (д) С 21 0 6/00; С 21 0 1/26

1 г--, )

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3452481/22- 02 (22) 15.06.82 (46) 30.11.83. Бюл. и 44 (72) Г.В. Щербединский, П.Л. Грузин, Ю.Д. Тяпкин, lO.Л. Родионов, А.В.Хромов, О.В. Басаргин, К.Г. Биннатов, А.M. Горовой, В.Н. Замбржицкий, А.И. Захаров и В.Г. Казаков (71) Центральный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина (53) 621.785.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 377347, кл. С 21 0 9/00, 1971.

2. "Физика металлов и металловедение", 1973, 35, М 5, с. 953-958.

3. Прецизионные сплавы. Справочник.

Под ред. Б.В. Молотилова. M., "Металлургия", 1974, с. 293- 340. (54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СПЛАВОВ НА

ОСНОВЕ ИЕЛЕЗА, преимущественно имеющих температуру обратного мартенситного превращения не выше 500 С, включающий нагрев до 840 10 С и охлаждение в воде, отличающийся тем, что, с целью расширения пределов изменения термического коэффициента линейного расширения, после охлаждения в воде сплав, дополнительно охлаждают до температуры ниже температуры начала - к превращения, затем нагревают до температуры начала обратного ot- g превращения, далее нагревают со скоростью 5-60 град/мин до температуры конца e превраще-. ния, затем со скоростью 10100 град/мин до температуры на 10100ОС выше температуры конца обратного 0((превращения и охлаждают на. воздухе.

3 1057

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к способам обработки сплавов на основе железа с целью по-, лучения заданного в широких пределах (от 0,5 10 до 20 10 6 К « ) температурного коэффициента линейного расширения.

Известен класс материалов на основе системы железо-никель, (30-45Ф И!) называемых инварными. Эти материалы fO обладают широкой гаммой температурнго коэффициента линейного расширения; от 10 до 10 К ". Для изменения величины температурного коэффициента линейного расширения в заданном тем- 15 пературном интервале применяют различные способы обработки.

Известен способ обработки железоникелевых сплавов, который заключа" ется в деформации сплавов в заданном", 2О температурном интервале. Применение этого способа позволяет несколько понизить (на 1-2 10 К « ) значение величины термического коэффициента линейного расширения 11.

Недостатком данного способа является то, что для изменения величи" ны термического коэффициента линейного расширения сплав; находящийся в напряженном состоянии, необходимо охладить до криогенных температур.

Кроме того, для способа характерен узкий диапазон изменения термического коэффициента линейного расширения, Известен способ обработки инварных сплавов, заключающийся в пластической деформации сплава с последующим нагревом до 300-950 С. Способ позволяет управлять величиной термического коэффициента линейного расширения в диапазоне 0,5-2,5 10 6 К,1 (2) .

Недостаток указанного способаузкий интервал изменения величины термического коэффициента линейного расширения.

Наяболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту способ обработки инвар", ных сплавов, включающий нагрев до

840 С, охлаждение в воде, отпуск при

315ОС в течение 1 ч и старение при 50

95 С в течение 48 ч (3).

Недостатком известного способа является узкий диапазон изменения термического коэффициента линейного расширения., 55

Цель изобретения - расширение пределов изменения величины термического коэффициента линейного расширения.

559 2

Поставленная цель достигается тем,. что согласно способу обработки сплавов на основе железа, преимущественно имеющих температуру обратного -мартенситного превращения не выше 500ОС, включающему нагрев до 840 10 С и охлаждение. в воде, после охлаждения в воде сплав дополнительно охлаждают до температур ниже температуры начала -. ц превращения, затем нагре" вают до температуры начала обратного ч - превращения, далее нагревают со скоростью 5 град/мин - 60 град/мин до температуры концами(-ъ / превращения, затем со скоростью 10-100 град/мин до температур на 10-100 С. выше температуры конца обратного Ы-в f превра" щения и охлаждают на воздухе.

Охлаждение сплава до температур ниже температуры начала мартенситного превращения (ИН) проводится для того, чтобы повысить в сплаве концентрацию точечных и линейных дефектов, так как известно, что при мартенситном превращении дефектность материала увеличивается. Дефекты, особенно точечные, необходимы для ускорения диффузионных процессов перераспределения атомов при последующем нагреве в области температур, где имеет место распад твер" дого раствора на области богатые и бедные никелем. Нагрев до температуры начала обратного ф -э превращения можно проводи.сь с любой скоростью, так как в этом интервале температур практически не происходит перераспределения компонентов сплава. Выше А нагрев должен производиться с малой скоростью (5-1 град/ч), которая способствует протеканию диффузионных ïðîцессов в сплаве, имеющем повышенную плотность дефектов и образованию концентрационных неоднородностей в субмикрообъемах. Кроме того, малая скорость нагрева обеспечивает дополнительное возникновение дефектов вследствие протекания Ы-Ъ превращения по мартенситной кинетике. Для сплавов, у которых 5. + превращение происходит при высоких температурах (600-800oC}, протекание вышеуказанных процессов обеспечивается при нагреве со скоростью не более 5 град/мин, а для сплавов с ниэкотемпературным о - g превращением .(200-400 С) со скоростью не более 1 град/ч. При несоблюдении этих условий не получится ожидаемых свойств сплава. Высокая скорость нагрева до температур выше Ак (101057559

К.106 град

Скорость нагрева выше A„, град/мин

Скорость нагрева в диапазоне А<-А,, град/мин

И„, С

Сплав

14 8

14 10

14 14

14 12

14 14

-100

28 K

100

0,1

1,0

-60

10

То же

1,0

1,0

100

100

-40

-100

12 7,5

12 10

100

0,1

;30 Н

-40

-130

1,0

То же.

-42

-40

l2 12

1,0

100

1,0

«11»

12 10,5 -40

-120

-46

-40

12 11,5

8 2,1

8 2,6

8 8

100

«11»

33 K

-110 (-196

-110 <-196

100

0,1

1,0

То же

-110

-114

1,0

1,0

100

10Î

100 град/мин) необходима для того, чтобы сплав полностью перешел в состояние однофазного IC -твердого раствора и сохранил при этом образовавшиеся в ием концентрационные неоднородности в субмикрообъемах. Сплавы с высокотемпературным 0(- У превращением необходимо перегревать выше А на 10 С

К со скоростью 1 00 град/мин, а сплав с низкотемпературным М g превращением необходимо перегревать выше А на !00 С со.скоростью 10 град/мин, 0

Невыполнение этих условий приводит к разрушению микроконцентрационных

Неоднородностей и возврату свойств 15 сплава к исходному состоянию (после закалки). С целью фиксирования полученных свойств, сплав охлаждают на воздухе до комнатной температуры.

Обработка сплавов предлагаемым 20 способом включает следующие операции: нагрев до 840 С; выдержку при 840 С; охлаждение в воде; охлаждение до температур ниже температуры начала мартенситного превращения (И11); нагрев 25 до температуры начала обратногос(- g превращения (А 1}; нагрев со скоростью

5- 1 град/ч до температуры конца Ж -+ g превращения А ); нагрев со скоростью

10-100 град/мин до температур на 10100 С выше температуры обратного о

К-+ превращения (А ); охлаждение на воздухе.

После перечисленных операций величина термического коэффициента линейного расширения может изменяться в широких пределах.

Пример. Образец сплава Н28 нагревают и выдерживают (1 ч) при

950оС с последующим охлаждением в воде..Далее сплав охлаждают до температуры ниже начала мартенситного превращения (И1 -5 C). Затем сплав снова нагревают до температуры начала обратного с -+ мартенситного превращения (A„ = 380 С), после чего дальнейший нагрев образца до конца Ф -э / превращения (А - 450цС) проводят со скоростью 1 С/мин, При достижении . температуры А 4500С продолжают нагрев со скоростью 100ВС/мин до температуры А g = 100 С и охлаждают на воздухе. После такой обработки на образцах замеряют величину ТКЛР и И1..

Результаты влияния различных параметров нагрева на изменение ТКЛР,и мартенситной точки (И ) приведены в таблице ° было стало было стало

8 2,3 -110 с-196

8 2,5 -110 с-196

S 1057559

Анализ результатов показывает, что нагрев в диапазоне А>-А с высокой скоростью ) 5 град/мин, а в диапазоне температур выше А с малой скоростью (10 град/мин не приводит к желаемому результату, Применение предложенного способа позволяет не только изменять величину термического коэффициента линейного расширения, но и значительно понижать температуры начала мартенситного пре.вращения (М„) на 1-200ОС, что существенно расширяет область практического

S использования сплавов на основе системы железо-никель в технике.

Экономический эффект составляет выше 100 тыс.руб.

Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оукрытий.

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

Заказ 9525/32

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

Составитель Г. Дудик

Редактор Л. Пчелинская Техред А.Ач Корректор Г. Огар