Немагнитный сплав
НЕМАГНИТНЫЙ СПЛАВ, содержащий марганец, кремний и железо, отличающийся тем, что, с целью повьшения предела текучести, :он дополнительно содержит азот и ванадий при следующем соотношении компонентов , мас.%: Азот0,15-0,25 17,0-19,0 Марганец 2,0-2,5 Кремний 1,1-1,5 Ванадий Остальное Железо (Л с:
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
i)W (11}
З(51) С 22 С 38/12
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Азот
Марганец
Кремний
Ванадий
0 15-0 25
17,0-19,0
2,0-2,5
1,1-1,5
Остальное
Железо
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3578518/22-02 (22) 11. 01. 83 (46) 30.03. 84. Бюл. Ф 12 (72) В.В. Сагарадзе, А.И. Уваров, Н.А. Терещенко и Л.Г. Коршунов (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики металлов Уральского научного центра АН СССР (53) 669. 15. 018. 2 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
N - 490865, кл. С 22 С 38/1.4, 1976.
2. Заявка 9 2951217, кл. С 22 С 38/04, 1980.
3. Ибрагимов Х.M., Куравлев Л.Г. и Иванова З.М. Сборник, Вопросы производства и обработки стали 718, Челябинск, 1973, с. 168. (54) (57) НЕМАГНИТНЫЙ СПЛАВ, содержащий марганец, кремний и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения предела текучести, . он дополнительно содержит азот и ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.Х:
1082857
15
Марганец
Кремний
Кобальт
Титан
Углерод
Железо
15-24
0,8-3 5
О, 3" 1,0
0,2-1 2
0,03-0,1
Остальное
Азот
0,15-0,25
20-30
Марганец
2,0-2,5
1,1-1,5
Остальное
Кремний
Ванадий
Железо
0,5
Кремний
Углерод
0,005-0,04
Остальное
Азот
Железо
О, 013-0, 016
0,02-0,03
Фосфор
Кислород
Марганец
Кремний
Железо
Остальное
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к немагнит- ным сплавам на основе железа, содержащим марганец и кремний, которые могут быть использованы для изготовления немагнитных деталей машин и приборов, в том числе сварных конструкций.
В металловедении немагнитных ма-, териалов известны сплавы на основе железа, содержащие марганец и кремний.
Известен сплав )1), содержащий, мас. :
Известен также сплав (21, содер25 жащий, ма с . %:
Данные сплавы относятся в немагнитным конструкционным материалам, структура которых состоит из двух немагнитных фаз: аустенита, обладающего ГЦК кристаллической решеткой, Е -мартенсита, обладающего ГПУ кристаллической решеткой. Механические 40 свойства данных сплавов невелики; предел текучести составляет 3540 кгс/мм 2 (400 МПа), что не соответствует требованиям, предъявляемым к современным конструкционным 45 материалам.
Наиболее близким к предлагаемому является сплав Г2 lÑ2 со структурой
Г -мартенсита (3), содержащий, мас. :
Термическая обработка известпог 55 сплава заключается в закалке от
1050 С, после чего в структуре содержится 65 : -л1артенсита и 3 .", аустенита. При этом предел текучести сплава 60 = 37,4 кгс/мм
2 (366 МПа)..
Недостатком известного сплава является низкий предел текучести.
В целом уровень прочности двухфазных (аустенит + Е -мартенсит) сплавов находится в прямой зависимости от количества E -мартенсита. / -+ Е. - превращение, как любое мартенситное превращение, никогда не протекает до конца. Следовательно, резервы повышения прочности на этом пути ограничены самой природой мартенситного превращения в железомарганцевых сплавах.
Цель изобретения — повышение предела текучести.
Поставленная цель достигается тем, что немагнитный сплав, содержащий марганец, кремний и железо, дополнительно содержит азот и ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Марганец 17 0-19,0
Сплав в качестве примесей содержит, мас. :
Сера 0,010-0,014
Термическая обработка предлагаемого сплава заключается в известных операциях закалки (от 1175 С в воду) д и дисперсионного твердения (изотермической выдержке в интервале 6007000C).
Наличие азота и ванадия делает сталь способной к дисперсионному твердению путем образования дисперс. ных частиц типа VN. Снижение концентрации марганца с 21 до 18 уменьшает энергию дефектов упаковки аустенита и дестабилизирует сплав от-„ носительно образования -мартенсита. Таким образом, сочетание в одном сплаве двух механизмов упрочнения одновременно: дисперсионного твердения с выделением нитридных частиц типа VN и мартенситного преТ а б л и ц а 1
25 К п/п з 1082 вращения /- позволяет существенно повысить прочностные характеристики предлагаемого сплава.
Дополнительное повышение прочности может быть получено путем фазового наклепа от циклических f 5 -переходов °
Пример . Слитки весом 3 кг выплавляют вакуумным методом и куют при 1050-1150 С в прутки сечением 10 й, 11Х11 мм .
В табл. 1 дан химический состав исследуемых сплавов.
После закалки прутков от 1175оС в воду сплав имеет следующие механические свойства: йод = 390 МПа, б = 760 МПа, о = 44%, Q =65X.
Закаленный сплав подвергают последующей упрочняющей термической обработке: дисперсионному твердению 2р в интервале 650-750 С с выдержкой о
6 ч и охлаждению до 196 С в жидком
О азоте.
В табл. 2-4 даны механические свойства сплавов 1-3 соответственно °
Из данных таблиц 3-4 следует, что после дисперсионного твердения при 700 С в течение 6 ч и охлаждее ния до -196 С предлагаемый сплав обладает следующими механическими свойствами: б д = 550-560 МПа, 66 = 780-810 МПа, о = 40-41%, (= 7 1-72Х. После обработки яо схеме — нагрев 350- 10 мин, охлажде857, 4 нне до. 196 С вЂ” предел текучести возо растает до 596-603 МПа, а пластические характеристики практически не изменяются (8 = 38-41X, P = 7372%).
Предлагаемый сплав за счет наличия в нем азота и ванадия способен к дисперсионному твердению, в результате чего имеет повышенные характеристики прочности по сравнению с известным.
Использование предлагаемого сплава обеспечивает повышение предела текучести в 1,6 раза с сохранением высокого исходного уровня пластических свойств.
Предлагаемый сплав упрочняется с помощью простой термической обработки без применения пластической деформации, что делает возможным его применение в деталях машин и конструкций.
N Mn Si V
015 170 20 1,1
0 20 17 8 2 1 1 2
0,25 19,0 2,5 1,5
10Н2857
Т а б л н ц а 2
Термическая обработка
Закалка от 1175
Охлаждение до - 196 С о
380
780
Закалка от 1175 С
Дисперсионное твердение 650-6 ч о
Охлаждение до -196 С
500
790
75
Закалка от 1175 С
Дисперсионное твердение 700 -6 ч о
Охлаждение до -196 С
500
800
Закалка от 1175 С а
Дисперсионное твердение 750 -6 ч
Охлаждение до - 196 С
810
510
Закалка от 1175 С
Дисперсионное твердение 700 -6 ч о
Охлажде ние до — 1 96 С о
596
819
Нагрев 350 — 10 мин
Охлаждение до -196 С о
Таблица 3
Термическая обработка
Закалка от 1175 С о
Охлаждение до -196 С о
760
390
75 С
800
520
75 С
71
780
550
75 С
7 111 f. 1
770
74
500
Закалка от 11
Дисперсионное
Охлаждение до
Закалка от 11 исперсионное
)хлаждение до
Закалка от 11
Дисперсионное
Охлаждение до о твердение 650 -- 6 ч
-196 С и твердение 700 -. 6 ч †1"С тверденне
-!96 С
G8
Мпа
S, 7
1082857,Та блица 4 ь
Мпа
GÎ,2
Мпа
Термическая обработка
Закалка от 1175 С
Охлаждение до -196 С
760
63
400
Закалка от 1175 С
Дисперсионное твердение 650 — 6 ч о
Охлаждение до — 196 С
500
800
70
Закалка от 1175 С
Дисперсионное твердение 700 — 6 ч
Охлаждение до -196ОС
810
72
560
Закалка от 1175 С о о
Дисперсионное твердение 750 — 6 ч
Охлаждение до -196 С
520
760
70
Закалка от 1175 С о.
Дисперсионное твердение 700 — 6 ч
Охлаждение до -196 С
Нагрев до 350 -10 мин
Охлаждение до -196 С
811
38,5
603
Составитель Г. Дудик
Редактор Н. Ковалева Техред M.Ãåðãåëü Корректор И. Муска
Закаэ 1683/26 Тираж 603 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раувская наб. д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
