Способ термической обработки сталей мартенситного класса

 

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ МАРТЕНСИТНОГО КПАССА, преимущественно отливок,, включающий многократньй нагрев выше А ( и охлаждение ниже М на 200-300°С, о тличающийся тем,что, с целью повышения вязкости, нагрев ведут в межкритической области, а охлаждение после последнего HaroeBia осуществляют с печью до 680-700 С, далее - на воздухе, 2. Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что нагрев ведут на 30-50 С вьппе А . 1 3

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ИЗВЗ%

РЕСПУБЛИН (1Ю (И):

3(59 C 2l D 1 78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

Н *R TOP CIIOVIV TBV.

:: 1

1ОСУД ТВЕННО HOMmET CCCe

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ю (21) 3467895/22-О2

l (22) !3.07.82 (46) 23.03.84. Бюл. 11 11 (72) В.Г.Марченко,1О.Н.Гапонов. и С.С.Двяченко (71) Сумский филиал Харьковского ордена Ленина политехнического;института им. В,И.Ленина .(53) 621.785.369(088.8) (56) 1.Гудремон Э. Специальные стали. Т, 1, И., "Металлургия", 1966, с. 188-191.

2. Федюкин В.К. Термоциклическая обработка сталей и чугунов. Л., Изд-во ЛГУ, 1977, с. 24.

3. Там же, с. 75. (54) {57) 1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ МАРТЕНСИТНОГО КЧАССА, преимущественно отливок,, включающий многократный нагрев выше А с и

10 охлаждение ниже Мн на 200-300 С, о т— л и ч а ю шийся тем,что, с целью повышения вязкости, нагрев ведут в межкритической области, а охлаждение после последнего нагоева осуществляют с печью до 680-700ОС, далее — на воздухе.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что нагрев ведут на

30-50 С вьппе Ас о

1081 220

Изобретение относится к термиче- ) ской обработке сталей,преимущественно к термической обработке отливок из сталей мартенситного класса, например,из высокохромистой нержавеющей 5 стали 20Х)ЗЛ.

Известен способ отжига стальных отливок с нагревом до 700-800 С н

0 выдержкой, применяемый для сталей мартенситного класса () ). 10

Однако этот способ отжига имеет большую длительность, а также не обеспечивает структурную однородность и высокую ударную вязкость.

Известен способ термоциклической 15 обработки углеродистых сталей,включающий нагрев выше А сна 30-50 С, охлаждение на 50-80 С ниже А)1,оx0 1 лаждение от последнего нагреЪа на воздухе до комнатной температуры) 2). 20

Однако такой способ обработки применим для сталей с невысокой устойчивостью аустенита в перлитной об ласти (перлитный класс) и не применим для сталей мартенситного класса. 25

Охлаждение сталей мартенситнбго класса со скоростью выше критической (превышающей скорость охлаждения с печью) не приведет к распаду аустенита в перлитной области. 30

Осуществление охлаждения при термоциклировании с печью требует значительного времени и не обеспечивает существенного повышения вязкости, так как не исключает образования кар35 бидной сетки и ие приводит к требуемому выравниванию и диспергированию структуры.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности 40 и достигаемому результату является способ термической обработки сталей мартенситного класса, включающий нагрев до 900-1000 С, охлаждение до 80200 С со скоростью выше критической. 45

Способ направлен на иэмельченйе струк туры грубозернистой стали и, как следствие, повышение ударной вязкости)3 ).

Однако обработка по известнояу 50 способу не обеспечивает высокого уровня ударной вязкости, так как формирует в стали мартенситную структуру, характеризующуюся более низкой, по сравнению с перлитной структу - 55 рой, вязкостью, а также приводит к значительному короблению и трещинообразованию уже в первом термоцикле вследствие возникновения больших термических и структурных напря жений в отливках. Это происходит из-за высокой, выше А с, температуры нагревания при термоциклировании, а следовательно, повышенной легиро— ванности твердого раствора и более полного по объему мартенситного превращения при охлаждениях, осуществления завершающего охлаждения аналогично промежуточным, т.е. по меха— низму мартенситного превращения.

Целью изобретения является повышение ударной вязкости.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термической обработки сталей мартенситного класса, преимущественно отливок, включающему многократный нагрев вы— ше А С„ и охлаждение ниже М 11 на 200300 С, нагрев ведут в межкритической области, а охлаждение после последнего нагрева осуществляют с печью до 680-700 С, далее — на воздухе.

Кроме того, нагрев ведут на 30—

50 С выше А0..

Нагрев стали выше Ас., но ниже A обеспечивает частичную фазовую пе3 рекристаллизацию первичной литой структуры и малую.легированность твердого раствора углеродом и хромом вследствие низкой степени растворения карбидов при этой температуре.

При охлаждении на воздухе, т.е. со скоростью выше критической для данного класса сталей, формируется структура низколегированног0 мартен— сита, характеризующаяся повышенной пластичностью и вязкостью, что исключает трещинообразование в отливках и уменьшает их коробление вслед" ствие ускоренной релаксации напряжений в пластичной матрице. Термоциклирование относительно Ао при наг1 реве и М при охлаждении в достаточН ной степени устраняет карбидные выделения, иэмелвчает и выравнивает структуру.

Завершающее медленное охлаждение до 680-700 С, необходимое для формио рования перлитной структуры, делает возможными карбидные выделения по границам зерен вторичной кристаллизации. Для предотвращения их образования после медленного прохождения точки А для завершения пе

С1

1081220

Ударная вязкость, дж/см2(средние значения по пяти плавкам) Способ обработки

16

Предлагаемый

Известный

Базовый

Составитель И.Липгарт

Техред .Ж.Кастелевич Корректор Л.Пилипенко

Редактор Н.Рогулич

Заказ 1479/23 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 з литного превращения требуется ускоренное охлаждение на воздухе.

Охлаждение с печью до температур ниже 680-700 С приводит к выделению о вторичных карбидов и,следовательно, охрупчиванию стали, снижению ударной вязкости.

Пример . Кетодом точного литья изготавливают образцы иэ стали марки 20Х!ЗЛ и подвергают термичес- 10 кой обработке по предлагаемому и известному способам, после чего проводят испытания ударной вязкости.

Полученные результаты приведены в таблице. 15

Обработка по предлагаемому спосо бу включает трехкратные нагревы до

850 С (выше А на 30 С) с двумя промежуточными охлаждениями на воздухе до 50 С (на 250 С ниже Ми), завершающее охлаждение с печью до 700 С и далее ускоренно (на воздухе).

Обработка по известному способу включает трехкратные нагревы до

975 С (выше Ас на 25 C) с последую- щими охлаждениями на воздухе до 80 С. о

В качестве базового объекта принят способ отжига отливок из сталей мартенситного класса, применяемый в промышленности, включающий нагрев до 740 С, выдержку 6 ч, охлаждение с печью до 600 С и далее — на воздухе. о

Предлагаемый способ значительно повышает ударную вязкость отливок из сталей мартенситного класса: по сравнению с известным способом — в 4 раза, по сравнению с базовым — более чем в 2 раза.