Способ термохимической обработки стальных изделий а.и.зебарева

 

1, Способ термохимической обработки стальных изделий прейму цествеино после поверхностной пластической деФО1Ч5ации, включающий бе зокисли тель ный н агрев, выдержку .в окислительной среде и рхлгикдеиие, о тли ч а ю ц и и с я тем, что. с целью повдышения эксплуатациойной стойкости изделия путем фиксации мелкозернистохчэ поверхностного слоя, выдеряску производят многоступенчато , при этом на первой ступени ni ilOO-200°C, на второй на 100-200 с выше первой, на третьей на 100-300 0 выше второй и на четвертой на выше первой ступени. 2,Способ по п. :1, о т л и ч а- , Ю ц и и с я тем, что безокислительный нагрев проводят посяе вакууюсрования до давления 10 - 10 мм рт.ст. 3.Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что окислительную среду получают подачей кислорода . 4.Способ по п. 1, о т л и ч аю щи и с я тем, что окислительную среду получают подачей смеси кислорода и аргона.

C0l03 СОВЕТСНИХ

::СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ)УБЛИН

«Е (П) Мя) 21 0 1 .74

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . н *втооснсмм саидатвъствм

АКУЗАРСТВЕННЫА НОМИТЕТ СССР

ГЮ ДВЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21 ) 26629 86/ 22-02 (22 ) 11. 09. 78. (46 ) 07. 12. 83. Бюл. В 45 (72 ) A.È.ÇåÜàðåâ (53 ) 6.21. 785. 34. 062 (088. 8 ) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 445699, кл. С 21 Р 8/00, 1973.

2 . Патент CBh В 3844846, кл. С 21 П 7/06, .1974.

3. Авторское свидетельство СССР а 32?376, кл. С 21 0 8/00, 1970

4. Авторское свидетельство СССР

N 402554, кл. С 21 D l/78, 1967. (54).COQCOI тИЕКжИИИЧКСКОй 0БРАSOTKH СТАЛЬНЫХ, ИЗДЕЛИИ А.И,ЗВБАРЖВА (57) 1. СпоСоб термохимической.обработки стальнмх изделий преимущественно после поверхностной пла-. стической де@орауации, вклвчакщий безокислительннй нагрев, вндерику .в окислительной среде и охлаидение, отличающийся тем, что, с целью повнаения эксплуатационной стойкости изделия путем 4жксации мелкозернистого поверхностного слоя, выдеркку производят многоступенчато, при этом на первой ступени при 100-200 С, на второй на 100»2000С выае первой, на третьей на 100-300 С визе второй и на четвертой на 100 С вняе первой ступени.

2,Способ по п. 1, о т л и ч а- . ю шийся тем, что безокислительний нагрев проводят посуе вакуумирования до давления 10 - 10 ф мм рт.ст.

3 Способ по п, 1 о т л и ч а» . ю шийся тем, что окислитель- Я ную среду получают подачей кислорода °

4. Способ по н. 1, о т л и ч аю шийся тем, что окислительнув среду получают подачей смеси кислорода и аргона. 6

1 05 Э 009

65

Изобретение относится к тЕрмохимической обработке деталей, изготовленных из металлов, сплавов, нержавеющих и других сталей, например оболочек ТВЭЛ, теплообменников, парогенераторов, деталей и узлов турбин и т.д.

Известен способ торможения усталостных трещин в металлах и сплавах, основанный на торможении. растущих усталостных трещин в металлах и сплавах путем создания локальной деформированной эоны перед фронтом трещин fl) .

Известен также способ снижения чувствительности сплавов к межкристаллитной коррозии, основанный на десенсибилизации сплава чувствительного к межкристаллитной коррозии после выдержки при температуре сенсибилиэации и предусматривающий жесткую дробеструйную обработку поверхности сплава перед выдержкой сплава

I Ф при температуре сенси били зации (2g .

Известен также способ обработки аустенитной стали, включающий закалку, холодную деформацию и отжиг при 650 С, в котором с целью поо вышения коррозионной стойкости, после отжига проводят холодную деформацию со степенью обжатия 10

15 а (3), Однако известные способы обработки не учитывают условия работы де,талей, работающих при повы аенных температурах, вибрационных нагрузках, напряжений деформаций, а также воздействия теплоносителей, например газа, жидкого натрия, воды и пара, приводящие к исчезновению слоя нагартовки, увеличению дефектов на границах зерен, выходу трещин на поверхности, растрескиванию по границам зерен и прорыву теплоносителя по границам зерен.

Наиболее близким к предлагаемо. му по технической сути и достигаемому результату является способ термической обработки иэделий, включающий безокислительный нагрев до температуры отжига, выдержку и охлаждение, в котором с целью получения механически и электрически прочной окисной пленки, в процессе термической обработки проводят впуск окислителя 543 .

Однако известный способ не обеспечивает фиксацию мелкозернистого слоя нагартовки и в условиях эксп,луатации он исчезает вследствие рекристаллиэации, что приведет к увеличению дефектов на границах зерен и растрескиванию по границам зерен.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости

60 иэделия путем фиксации мелкозер,rcтoгo поверхностного слоя.

Эта цель достигается тем, что согласно способу термохимической обработки стальных изделий преимущественно после поверхностной пластической деформации, включающему безокислительный нагрев, выдержку в.окислительной среде и охлаждение, выдержку производят многоступенчато, при этом на первой ступенИ при

100-200 С, на второй на 100-200 С выше первой, на третьей на 100

300ОС выше второй и на четвертой на 100 С выше первой.

При этом безокислительный нагрев проводят после вакуумирования до давления 101-10 4 мм рт.ст.

Окислительную среду получают подачей кислорода или смеси кислорода и аргона.

Пример . Проводят вакуумирование поверхности иэделий на холоде до 10 -10 мм рт.ст., а затем вакуумирование при нагреве до температуры первой ступени, например для нержавеющей стали до 200 С. о

Подают в систему порции сухого кислорода, очищенного от влаги, азота и других примесей, затем продувают ее порциями очищенного кислорода или очищенной смесью газов; кислород плюс аргон с выхлопом через гидрозатвор (масло, вода и др. ).

Температура,, время выдержки и соотношение газов (кислород+аргон ) устанавливаются экспериментально с учетом марки и толщины обрабатываемого иэделия. для углеродистых и малолегиро" ванных сталей рекомендуются нижние температурные пределы, а для нержавеющих сталей — верхние, например для оболочек ТВЭЛ из нержавеющей стали температура на первой ступени 200 С, на второй — 400 С, на третьей — 7OOOC и на четвертой—

300 С; для изделий контуров из нержавеющей стали температура на первой ступени 200 С, на второй — 400 С, о о на третьей — 600 С и на четвертой—

300 С °

В зависимости от толщины стенки изделия экспериментально устанавливается глубина фиксируемой мелкозернистой структуры слоя нагартовки, получения по границам зерен и всей поверхности изделий плотной, непроницаемой, пассивной к окружающей среде оксидной пленки, заклинивания всех трещин на требуемую глубину изделий, например для оболочек ТВЭЛ и пакетов — 0,010-0,050 мм, для внутренних поверхностей контуров — 0,3-1,0 мм, для стержней ТВЭЛ0,3-0,8 мм.

Способ термохимической обработки обеспечивает фиксацию мелкозернистой

1059009 4

Составитель P.Êëûêîâà

Редактор H.Рогулич Техред М.Костик Корректор М. Шарощи

Заказ 9719/25 . Тираж 5б8 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ГПП Патент, г. у кгород, ул. Цзоектная, 4 структуры слоя нагартовки на всю глубину, получение по границам зерен и всей поверхности иэделий плотной, непроницаемой, пассивной к окружающей среде, оксидной пленки заклинивания всех трещин на требуемую глубину, сведение поверхностей энергии до минимума эа счет получения оксидной пленки, снятие внутренних напряжений в изделиях, вызванных деформацией и термической обработкой, так как процесс прово1 дится при температурах, соответствующих отпуску.

1редложенный способ позволяет провести термохимическую обработку внутренних поверхностей контуров и других узлов АЭС и других изделий, что увеличивает срок работы.

Технико-экономическая эффективность будет получена в результате увеличения срока службы изделий и воэможности применения низколегированных сталей.