Способ термической обработки отливок из нержавеющих мартенситностареющих сталей

 

1 .СПОСОБ, ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОТЛИВОК ИЗ НЕРЖАВЕЮЩИХ МАРТЕНСИТНОСТАРЕНЩИХ СТАЛЕЙ, включанзщий аустенизацию, охлаждение и изотермическую выдержку в интервале температур начала и конца мартенситного превращения, стабилизирующий отпуск, обработку холодом и стаотличающийся рение , тем, что, с целью повышения ударной вязкости, охлаждение с температуры аустенизации в интервале температур на 50-350 С выше точки начала мартенситного превращения проводят со скоростью 40-150°С/ч. 2.Способ по п. 1, от л ичающийся тем, что изотермическую выдержку в интервале температур начала и конца мартенситного превращения проводят при комнатной температуре в процессе вылеживания отливок на воздухе. 3.Способ по п. 1, отлича (Л ющийся теМд что охлаждение со скоростью 40-150 С/ч проводят в интервале 500-200 С.

А (l9) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) С 21 D 6/02

:= (1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3634896/22-02 (22) 18.08.83 (46) 28.02.85. Бюл. ))- 8 (72) В.И. Новиков (53) 621.785.79(088.8) (56) 1. Перхас M.Ä., Кардонский В.М.

Высокопрочные мартенситностареющие стали. М., "Металлургия", 1970, с. 206.

2. Авторское свидетельство СССР

У 541876, кл. С 21 D 6/00, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 249049, кл. С„21, D б/00, 1968. (54)(57) 1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ ОТЛИВОК ИЗ НЕРЖАВЕЮЩИХ

МАРТЕНСИТНОСТАРЕНМЦИХ СТАЛЕЙ, включающий аустенизацию, охлаждение и изотермическую выдержку в интервале температур начала и конца мартенситного превращения, стабилизирующий отпуск, обработку холодом и старение, отличающийся тем, что, с целью повышения ударной вязкости, охлаждение -с температуры аустенизации в интервале температур на 50-350 С выше точки начала мартенситного превращения проводят со скоростью 40-150 С/ч. 2. Способ по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что изотермическую выдержку в интервале температур начала и конца мартенситного превращения проводят при комнатной температуре в процессе вылеживания отливок на воздухе.

3. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем что охлаждение со скоростью 40-150 С/ч проводят в интервале 500-200 С.

1142517 2

l0

35

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при термической обработке фасонных отливок, изготовляемых из нержавеющих мартенситностареющих сталей, преимущественно криогенного назначения.

В энергомашиностроении при изготовлении отливок литьем по выплавляемым моделям широко используются высокопрочные кобальт-молибденовые стали открытой выплавки.

Известен способ, включающий закалку с температуры 1000-1130 С, обработку холодом при -70 С и старение при 450-550 С

Однако отливки из сталей этого состава характеризуются низкой ударной вязкостью, особенно при криогенных температурах эксплуатации.

Известен способ термической обработки нержавеющих сталей, в котором для повышения вязкости используется эффект дополнительной стабилизации вторичного аустенита обратного с4 -э сообщения. Способ включает предварительную закалку с многократной перекристаллизацией, нагрев до межкритического интервала температур обратного превращения и изотермические выдержки в этом интервале, низкотемпературную закалку с температуры 800-900 С и старение (2 .

Однако термическая обработка по этому способу не обеспечивает требуемой вязкости высоколегированных кобальт-молибденовых сталей, что связано с образованием при нагреве под низкотемпературную закалку охрупчивающих избыточных молибденсодержащих фаз типа Ре2 Ио.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ термической обработки отливок из нержавеющих мартенситностареющих сталей, включающий аустенизацию, охлаждение и изотермическую выдержку в интервале температур начала и конца мартенситного превращения, стабилизирующий отпуск обработку холодом и старение )3) .

Недостатком известного способа термической обработки является его нетехнологичность, заключающаяся

l в использовании специальной закалочной среды, температура которой должна находиться в межкритическом интервале температур обрабатываемой стали, а также в необходимости ускоренного переноса деталей из закалочной среды в отпускную печь во избежании подстуживания деталей до температур ниже конца мартенситного превращения ° При термической обработке фасонньгх отливок с тонкими стенками этого подстуживания избежать практически невозможно, что приводит к недостаточной стабилизации аустенита и понижению вязкости стали в тонких сечениях отливок.

Цель изобретения — повышение ударной вязкости.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термической обработки отливок иэ нержавеющих мартенситностареющих сталей, включающему аустенизацию, охлаждение и изотермическую выдержку в интервале температур начала и конца.мартенситного превращения, стабилизирующий отпуск, обработку холодом и старение, охлаждение с температуры аустенизации в интервале

0 температур на 50-350 С выше точки начала мартенситного превращения проводят со скоростью 40-150 С/ч.

Иэотермическую выдержку в интервале температур начала и конца мартенситного превращения проводят при комнатной температуре в процессе вылеживания отливок на воздухе °

Охлаждение со скоростью 40-150 С/ч.

0 проводят в интервале 500-200 С. о

Проведение охлаждения с заданной скоростью в температурном интервале выше точки начала мартенситного превращения (М„) способствует понижению критических точек стали, обусловленном сегрегацией примесей внедрения к местам с повышенной плотностью дислокаций и уменьшением подвижности дислокаций (процесс предварительного,деформационного старения аустенита).

В литейных нержавеющих мартенситностареющих сталях точка конца мартенситного превращения понижается ниже комнатной температуры, что позволяет исключить выдержку в специальной закалочной среде в процессе охлаждения с температуры аустенизации, а необходимое количество фазо-. наклепанного аустенита, стабилизи11425 руемого при последующем отпуске, получать в процессе вылеживания отливок на воздухе при комнатной температуре.

Наряду с повышением технологичности обработки предлагаемый способ повышает вязкость фасонных отливок, так как исключает подстуживание отливок ниже точки конца мартенситного превращения перед проведением 10 стабилизирующего отпуска.

При охлаждении отливок с температуры аустенизации со скоростью более 150 С/ч в заданном температурном интервале, так же как и при охлаждении с заданной скоростью в интервале ниже точки M> + 50 С, понио жение критических точек практически не происходит, так как процесс сегрегации примесей внедрения происходит недостаточно интенсивно.

Понижение критических точек не наблюдается также при заданном охлаждении в температурном интервале выше точки MH + 350 С, так как при 25 этих температурах вследствие повышения диффузионной подвижности примесей внедрения дислокации "раскрепляются" (происходит перестаривание аустенита).

Охлаждение отливок со скоростью менее 40оС/ч в заданном интервале нецелесообразно, так как процесс сегрегации примесей внедрения практически заканчивается и дополнительного положительного эффекта не наблю35 дается.

Пример . Способом литья по выплавляемым моделям изготавливают фасонные отливки (крыльчатки) из

Вариант термообработки, ф

Механические свойства

I 0,, а»„ а- »96 с

Ж 7. кгм/см кгм/см

0 2 кг/мм.Р

»в>

2 кг/мм

109

139

22 63

20 64

21 65

10,0

9,0

137

10,5

9,0

135

9,5

8,5

112.18 65

6,5

2,3

4 (известный способ) 138

17 4 нержавеющей мартенситностареющей стали открытой выплавки следующего химического состава, вес.Ж: углерод

0,03, азот 0,05, хром 10,9; никель

4,5 кобальт 8,7, молибден 3,9 марганец 0,4, кремний 0,3, железо и примеси остальное.

После предварительных операций гомогенизационного отжига отливки термообрабатывают по следующим режимам: аустениэация в контейнерах с защитной средой при 1050 С, 2 ч, о охлаждение на воздухе со скоростью соответственно 40, 100 и 150 С/ч о (1, 2, 3 варианты термообработки) о в температурном интервале 500-200 С, изотермическая выдержка при комнатной температуре в процессе вылеживания отливок на воздухе в течение

10-24 ч, стабилизирующий отпуск при 150 С 4-10 ч, обработка холодом при -70 С 2 ч, старение 500 С 3 ч. о о

Параллельно термообрабатывают партию отливок аналогичной конструкции и состава по известному спосебу, отличающемуся от предлагаемого ускоренным охлаждением с температуры аустенизации и проведением, изотермической выдержки в специальной закалочной среде (закалка в кипящую воду) с последующим переносом горячих отливок в отпускную печь.

После термической обработки проводят испытания механических свойств образцов, вырезанных из тонких сечений (лопаток) отливок.

Сравнительные результаты испытания механических свойств после термообработки по известному и предлагаемому способам приведены в таблице.

1142517

Составитель А. Денисова

Редактор Н. Киштулинец Техред А.Бабинец Корректор H. Король

Заказ 659/26 . Тираж 553

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Как следует из приведенных в таблице данных, после термической обработки отливок по предлагаемому способу Существенно повышается вязкость стали при сохранении уровня прочности.

Применение предлагаемого способа термической обработки позволяет использовать высокопрочные нержавеющие мартенситностареющие стали в ответственных конструкциях криогенного назначения вместо низкопрочных сталей аустенитного или мартен5 ситного классов, что обеспечивает уменьшение веса конструкций при сохранении их эусплуатационной надежности. Годовой экономический эффект от внедрения способа термообработки составляет 50 тыс. руб.