Способ рентгенографического контроля термической обработки мартенситностареющих сталей

 

СПОСОБ РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКО;ГО КОНТРОЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 11АРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩИХ СТАЛЕЙ, включающий поочередное облучение образца и эталонов пучком рентгеново-, ких лучей, регистрацию их дифрактограмм , определение структурных параметров матрицы к выделяющейся фазы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и экспрессности контроля температуры нагрева мартенситностареющих сталей под закалку из межкритического интервала , измеряют содержание у -фазы и полуширину рентгеновских дифракционных линий с малыми индекса8 ми (, -фазы в контролируемом образце исследуемой стали и находят искомую (Л температуру нагрева из зависимости этих параметров от температуры, полученной для набора эталонов из исследуемой стали. ND сл X)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) G 01 )) 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

7 д вт мн

БИ вувв

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3492905/18-25 (22) 24.09.82 (46) 23.12.83. Бюл. Р 47 (72 ) С.Б.Нижник, В.П.Островская, С.П.дорошенко и Г.И.Усикова (71 ) Институт механики AH украинской ССР (53) 621.386(088.8) (56 ) 1. Марковец М.П.Определение ме» ханических свойств металлов по твердости. M. "Машиностроение", 1979, с. 181.

2. Вознесенская Н.М. и др. Структура и свойства высокопрочной нержавеющей стали 1х15Н4АМ3. Металловедение и термическая обработка металлов, 1971, вып. 1, с. 32-35 °

3. Миркин Л.И.Рентгеноструктурный контроль .машиностроительных материалов, Справочник. М., "Машиностроение", 1979, с. 26-28 (прототип),,(54)(57) СПОСОБ РЕНТГЕНОГРАфИЧЕСКО, ГО КОНТРОЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩИХ СТАЛЕЙ, включающий поочередное облучение образца и эталонов пучком рентгеновс-. ких лучей, регистрацию их дифрактоrpamn, определение структурных параметров матрицы и выделяющейся фазы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и экспрессности контроля температуры нагрева мартенситностареющих сталей под закалку из межкритического интервала, измеряют содержание / -фазы и полуширину рентгеновских дифракционных линий с малыми индексами Ж -фазы в контролируемом образце исследуемой стали и находят искомую температуру нагрева из зависимости этих параметров от температуры, полученной для набора эталонов из исследуемой стали.

106 2578

Изобретение относится к физическому материаловедению и может быть использовано при исследовании мартенситностареющих сталей в лабораторных и заводских условиях в авиасудостроении, в машиностроительной промышленности, где широко применяются эти стали.

Известен способ контроля термической обработки металлов и сплавов, включающий измерение твердости выполненных из них изделий или образцов-свидетелей после выполнения термообработки и сопоставление с табличными данными (1) .

Известен рентгенографический 15 способ контроля режимов термической обработки стареющих сталей, состоящий в поочередном облучении пучком рентгеновских лучей образцов и эталонов,, подвергнутых термообработке 20 по режимам, предлагаемым для контролируемых изделий, регистрации дифрактврамм и измерении ширины выбранных дифракционных линий и периода кристаллической решетки матрич- 25 ной фазы (2) .

Наиболее близким к изобретению является способ рентгерографического контроля термической обработки мартенситностареющих сталей, включающий поочередное облучение образца и эталонов пучком рентгеновских лу rei1. регистрацию их дифрактограмм, определение структурных параметров матрицы и выделяющейся фазы (3j .

Недостаток известного способа состоит в том, что он не может быть применен к мартенситностареющим сталям,, термообработанным при температуре формирования g -фазы, так как максимальное количество последней(1Д „с,„не превышает 30-60Ъ (в зависимости от химсостава стали) .

Поэтому во всем интервале температур ее образования точность опреде- ления периода кристаллической решет- 45 ки $ -фазы а>, а следовательно, и определяемой по этой характеристике температуры нагрева будет различной.

При количестве образующейся -фазы

14 154 определить температуру наг- 5р рева по ее периоду кристаллической решетки не представляется возможным, а при I4 = 15 — ЗОЪ абсолютная ошибка в определении температуры нагрева достигает 50 С. Кроме того, 55 при определении периода кристаллической решетки 2I -фазы требуется существенная затрата времени для измерения интенсивности необходимых для этого слабых рентгеновских ин- 6О терференций, соответствующих большим углам отражения.

Цель изобретения — повышение точности и экспреосности контроля .тем1 пературы нагрева мартенситносгарею ;.èõ сталей под закалку из межкритического интервала.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу рентгенографического контроля термической обработки мартенситностареющих сталей, включающему поочередное облучение образца и эталонов пучком рентгеновских лучей. регистрацию их дифрактограмм. определение структурных параметров матрицы и выдеЛяющейся фазы, измеряют содержание -фазы и полуширину рентгеновских дифракционных линий с малыми индексами р -фазы в контролируемом образце исследуемой стали и находят искомую температуру нагрева из зависимости этих параметров от температуры, полученной для набора эталонов из исследуемой стали, На фиг. 1 показана зависимость количества аустенита (f4) и периода его кристаллической решетки (a4) от температуры нагрева стали

Н18К9М5Т; на фиг. 2 †. эталонные кривые зависимости количества аустени та (14) и ширины рентгеновской интерференции (110) Ñ4 -фазы (p) от температуры нагрева мартенситностареющих сталей Х12Н10МТ (а)

Н18КЭМ5Т (б), Х11Н10М2Т (,в) .

Представленные графики показывают недостаточность только одной из указанных структурных характеристик для определения режима термообработки вследствие немонотонной зависимости каждой из них от температуры нагрева.

Неоднотипный характер влияния температуры / превращения на указанные структурные характеристики, но закономерная зависимость последних позволяют на основе их совместного анализа определить режим термической обработки стали. Наблюдаемый характер зависимости ширины рентгеновских интерференций g -фазы и количестза аустенита от температуры (p -Tq4 -Т) обуславливается особен4 ностями механизма структурных изменений в матричной фазе при образовании -фазы. Левая ветвь кривой т 4 -Т (фиг. 2) соответствует термическим условиям образования обратного аустенита при одновременной релаксации микроискажений кристаллической решетки перестаренной

g, — ôàçû. В результате этого рост количества -фазы происходит при одновременном сужении рентгеновских интерференций К -фазы. Правая ветвь кривой 14 -Т (фиг. 2) соответствует температурным условиям образования в процессе термообработки остаточного устенита и мартенсита охлаждения, в результате чего резко расширяются,рентгеновские интерференции

1062578

Р 10

Рад

Режим термообработки, Т, С

Полуфабрикаты из сталей

Образец

550

Х12Н10МТ

600

650

600

5,9

Н18К9М5Т

670

5,7

700

28 -фазы. Дальнейшее плавное уменьшение количества остаточного аустанита по мере повышения температуры нагрева связано с постепенной гомогенизацией высоко=емпературной g -фазы. При этом микроструктурный обратный аустенит имеет тойкодисперсное реечное строение и существенно отличается по морфологии от остаточного аустенита, а плотность дислокаций в перестаренной (С -фазе существенно ниже, чем в мартенсите охлаждения.

Указанная микроструктурная чувствительность стали к температуре нагрева качественно подтверждает закономерный характер связи зависимостей

3> -Т и Р-Т, а следовательно и достоверность предлагаемого способа.

В качестве примера осуществления способа приводим результаты контроля термообработки листовых полуфабрикатов из мартенситностареюцих сталей Х12Н10МТ.и H18K9bl5T, подвергнутых выдержке в течение двух часов при трех температурах нагрева в интервалес(gпревращения. Согласно предлагаемому способу измеряют количестно аустенита 1 и ширину рентгеновской интерференции (110) К-фазы

В таблице приведены численные значения полученных структурных ха.Рактеристик, используемых для сценки температуры нагрева, которые составляют с эталонными данными (фиг.2а и б, вертикальные пунктирные линии).

Из приведенных данных следует, что измерение двух структурных характеристик 1 и О является необходимым и достаточным для оценки температуры нагрева. Только при совместном анализе указанных структурных характеристик для контролируемых полуфабрикатов из каждой стали можно установить, что они.под-. вергаются термообработке при различных температурах: при одинаковых значениях .д у образуов 1 и 3, 4 и 6 существенно различают значения другой структурной характеристики а при одинаковых значениях Р у образцов 1 и 2, 4 и 5 существенно различают значения

Использование предлагаемого способа рентгеноструктурного контроля термической обработки полуфабрикатов из мартенситностареюцих сталей обес10 печивает по сравнению с существующими способами совместное определение количества аустенита и ширины рентгеновской интерференции,-фазы, позволяет повысить точность и экс15 прессность оценки структурного состояния стали и соответствующего ему режима термической обработки.

Актуальность и практическая важность контроля режима термической обработки полуфабРикатов из мартенситностареющих сталей в температурном интервале развитияс упревращения обуславливается тем, что для указанного интервала температур ха25 Рактерно существенное (10 раз) повышение деформационной способности материала, оцениваемое максимальной равномерной пластической деформации Гр !

При этом указанная характеристика,пластичности Fp проявляет большую чувствительность к температуре нагрева. Поэтому точный контроль последней является необходимым для достижения определенного ресурса пластичности листовых и трубных полуфабрикатов применительно к процессу формообразования из них равнотолщин; ных элементов конструкции оболочного типа (при магнитно-импульсной обработке, штамповке и других видах обработки металла давлением) с целью повышения их эксплуатационной надежности.

106 2578

II, Ъ III 14,о.й,,ОПО

1У л,%

БОО 700 800500 йЮ Т С

Фиг. Г

О

5ОО БОО 7ОО5ОО

Составитель Е.Сидохин

Техред Л. Микеш Корректор В. Бутяга

Редактор Н.Бобкова филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 10709/44 Тираж 873 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130350 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5