Способ изготовления проволоки и ленты из аустенитных сталей

 

СПОСОБ ИЗГОТОЙЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ И ЛЕНТЫ ИЗ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ, включающий закалку заготовки, холодную пластическую деформацию и последующий отпуск развернутой нитью, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости против коррозионного растрескивания в средах , содержащих сероводород, отпуск проводят при 630-900 С. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (и) 4(51) С 21 D. 9/52

Ф

Ф. Ф,, „., Ф,If«Q ()»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ: ; /

К ABTOPCMOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

" " ч.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3650258/22-02 (22) 06.10.83 (46) 15.03.85. Бюл. )1 10 (72) П.Ю. Волосевич, В.Г. Гаврилюк, И.И. Дикий, В ° А. Лузь, И.И. Крымчанский, А.Н. Семавина, Б.П. Ситник, В.В. Стукалов и С.А. Терских (71) Институт металлофизики АН УССР и Всесоюзный научно-исследовательский институт метизной промышленности (53) 621. 785. 79 (088. 8) (5á) 1. Колпашников А.И., Белоу— сов А.С., Мануйлов -В.Ф. Высокопрочная нержавеющая проволока. N., "Neталлургия", 1971, с. 60.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 865939, кл. В 21 D 9/52, 1977. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ И ЛЕНТЫ ИЗ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ, включающий закалку заготовки, холодную пластическую деформацию и последующий отпуск развернутой нитью, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости против коррозионного растрескивания в средах, содержащих сероводород, отпуск проводят при 630-900 С. о

1 11

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в сталепроволочном производстве при изготовлении пружинной и канатной проволоки и ленты из ста— лей аустенитного класса.

Известен способ производства проволоки из аустенитных сталей, включающий закалку заготовки, деформацию волочением, обычно со степенью более 75Х, и заключительный отпуск при 300-500 С в течение о

0.,2-24 ч (1) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления проволоки и ленты из нержавеющих сталей аустенитного класса, включающий закалку заготовки, холодную пластическую деформацию со степенью, ограничивающей получение мартенсита в стали тридцатью процентами, и кратковременный етпуск развернутой нитью. Отпуск проволоки в известном способе проо изводят при 350-600 С длительностью не более 3 мин (2J .

Недостатком известных способов является низкая стойкость к коррозионному растрескиванию проволоки (л нты) в средах, содержащих сероводород. Анализ причин коррозионного растрескивания в сероводородных средах показал, что оно связано с интенсивной диффузией атомов серы вдоль образующихся при холодной пластической деформации дефектов кристаллического строения (дислокационные трубки).

Холодная пластическая деформация уменьшает коэффициент диффузии водорода, являющегося примесью внедрения, но в то же время увеличивает коэффициент диффузии серы благодаря усилению эффекта трубочной диффузиие о

Отпуск при 300-600 С усугубляет склонность к сульфидному растрескиванию из-за схрупчивания, связанного с блокировкой дислокаций атомами примесей внедрения (в основном углерода и азота).

Цель изобретения — повьппение стойкости против коррозионного растрескивания в средах, содержащих сероводород.

Поставленная цель достигается.. тем, что согласно способу изготов45039 2

35

55

1О

45 ления проволоки и ленты иэ аустенитных сталей, включающему закалку заготовки, холодную пластическую деформацию и последующий отпуск развернутой нитью, отпуск проводят при 630-900 С.

В указанном интервале температур отпуска обеспечивается осаждение на дислокациях .(межфазных поверхностях) атмосфер (сегрегацнй, соответственно) из атомов легирующих элементов, входящих в состав аустенитной нержавеющей стали и образующих в стали твердые растворы замещения. Возникающее в результате такой обработки локальное повьппение содержания легирующих элементов на дефектах кристаллического строения приводит к связыванию атомов серы в дислокационных атмосФерах (никель, молибден) или к вытеснению их из дислокационных атмосфер (хром). Следствием этого является уменьшение коэффициента дифФузии серы и затруднение ее доступа в зоны высокой концентрации напряжений. Соответственно стойкость проволоки (ленты) к коррозионному ; стрескиванию повышается.

При температурах 630 С и выше атмосферы примесей внедрения рассасывается и степень блокировки дислокаций уменьшается. Ввиду увеличения подвижности дислокаций.становится возможным протекание в отдельных микрообъемах (в основном в наиболее напряженных зонах — вблизи неметаллических включений, межфазных границ и т.д) начальных стадий рекристаллизации. Таким об- разом, уменьшается число наиболее опасных участков с точки зрения зарождения развития коррозионной трещины, что способствует повышению стойкости. против коррозионного растрескивания; !

Согласно данным, полученным методом внутреннего трения, при температуре отпуска выше 900 С атмосо феры (сегрегации) атомов замещения рассасываются, чем устраняются .препятствия для диффузии серы по дефектам кристаллического строения. Кро-,. ме того, при отпуске вьппе 900 С о рекристаллизационные процессы развиваются уже не в локальных микрообъемах, а по всему объему, металла, что сопровождается резким разупрочПример . Для обоснования предлагаемого способа проводили испытания лолоднотянутой проволоки из стали типа ОЗХ20Н6ГЗАМЗ двух составов: I — с содержанием азота

0,63%, II — с содержанием азота

0,377.

Заготовку диаметром 5,3 мм о закаливали с температуры 1150 С и

Сталь I

Сталь II

Температура отпуска, С

Ь о

Температура отпуска, С

Свойства

Исход-! ная

760

Ис- 470 ход- (проная тотип) 470 (прототип) 630

760

900, 960

960

630

900

Временное сопротивление, МПа 2260 2600 2330 2220 2130 1650 2080 2140 2190 2100 1900 1630

Относительное сужение, Ж

10 21 54 60 75 32 5 .17 46 57 64

Время до разрушения при коррозии под напряжением, ч

36 12 46 94 93 30 17 10 22 79 81 9

Из представленных в таблице данных видно, что отпуск по известному способу (470 С) вызывает сильное уп0 рочнение, сопровождающееся резким снижением пластичности, оцениваемой нением. Поэтому верхней границей о температуры отпуска является 900 С.

Оптимальным вариантом, обеспечивающим наилучшее сочетание стойкости против коррозионного растрески- вания и прочности, является кратковременный отпуск развернутой нитью.

Наилучший эффект применения предлагаемого способа на малоуглеродистых (ниже 0,053 углерода) аустенитных сталях, в том числе на аустенитных сталях, легированных азотом.

1145039 4 подвергали холодному волочению с суммарной деформацией 85,5Х.

Сталь I после холодной деформации оставалась чисто аустейитной, в стали Х? деформация привела к образовайию йартенсита в количестве

15-177.

Отпуск проводили раэверйутой нитью в солевых расплавах, при 470,630, 10 ?60, 900 и 960 С. Длительность отпуска для стали I — 50 с, стали II—

15 с.

Проволоку после отпуска при различных температурах испытывали на коррозионное растрескивание при одноосном растяжении с напряжением

1300 МПа в ЗХ-ном растворе хлористого натрия, насыщенном сероводородрм до 300 мг/л. Содержание сероводорода в ходе эксперимента поддерживали постоянным.

Результаты испытаний приведены в таблице.

1 е относительным су:кением, а также ухуд55 шением стойкости против коррозионного растрескивания. Отпуск по предлагаемому способу (630-900 С) восстанавливает пластические свойст145039

Составитель B. Китанский

Техред А.Бабинец Корректор Е. Сирохман

Редактор Н. Киштулинец

Заказ 1121/21 Тираж 553 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 (3 . i ва проволоки и обеспечивает более высокую стойкость к коррозионному растрескиванию в сравнении с исходным состоянием, так и в сравнении с отпуском по известному способу.

При этом прочностные свойства ™роволоки примерно на уровне исходной холоднодеформированной. Отпуск при о температуре более 900 С приводит к сильному разупрочнению . При этом, несмотря на высокую пластичность, стойкость против коррозионного растрескивания остается низкой, примерно на уровне исходной холоднодеформированной проволоки.

Использование предлагаемого способа позволяет решить задачу обеспечения требуемого срока службы проволоки и канатов, применяемых в нефте- и газодобывающей промышленности, и в ряде случаев заменить дорогостоящие и дефицитные высокоlO никелевые сплавы более дешевыми нержавеющими сталями. Ожидаемый годовой экономический эффект от использования способа составляет

380 тыс. руб.