Способ термической обработки аустенитных сплавов

 

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ АУСТЕНИТНЫХ СПЛАВОВ, включающий нагрев до температуры аустенизации, закалку, отпуск и старение при 95±10 С в течение 48 ч с охлаждением на воздухе, отличающийс я тем, чтю, с целью стабилизации температурного коэффициента линейного расширения в интервале до 240с и повышения твердости предела прочности точки Кюри, нагрев, закалку, отпуск и старение осуществляют в атмосфере азота под давлением 10 210 МПа.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTOPGHOMY. СЗИДЕТЕХЗЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3641757/22-02 (22) 24.06.83 (46) 07.08.85. Бюл. У 29 (72) Н).А. Башнин, А.Н, Ширяева, Ф.Б. Улановский, В.И. Изотов, А.В. Омельченко и В.И.Сошников (71) Московский вечерний металлургический институт и Центральный научноисследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина (53) 621.875.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 518531, кл. С 21 D, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Ф .377347, кл. С 21 О, 1971.

Патент США Ф 3410?33, кл. 75-128, 1968.

Прецизионные сплавы. Справочник

1974, с. 294-300. (54) (57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ АУСТЕНИТНЫХ СПЛАВОВ, включающий нагрев до температуры аустенизации, закалку, отпуск и старение нри

95+10 С в течение 48 ч с охлаядением на воздухе, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью стабилизации температурного коэффициента линейного расширения в интервале до 240 С и повышения твердости предела прочности точки Кюри, нагрев, закалку, отпуск и старение осуществляют в атмосфере азота под давлением 10—

210 MIIa.

1171543

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке аустенитных сплавов, точнее аустенитньгх сплавов, содержащих азот для обеспечения определенных свойств.

Целью изобретения является стабилизация температурного коэффициента линейного расширения в интервале до 240 С, повышение твердости, пре- 10 о дела прочности и точки Кюри.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу термической обработки аустенитных сплавов, включающему нагрев до температуры аусте- 15 низации, закалку, отпуск и старение при 95+10 С в течение 48 ч, нагрев, закалку, отпуск и старение осуществляют в атмосфере азота под давлением 10 — 210 МПа. 20

Нагрев до 800-1200 С в атмосфере под его давлением 10-210 МПа и выдержка при этой температуре обеспечивают создание сплавов с высоким содержанием азота, которые в атмос- 25 ферных условиях представляют собой пересьпценный твердый раствор по азоту. Отпуск указанных сплавов при

300-700 С под давлением азота 10210 МПа приводит к образованию нит- 30 ридных и карбонитридных фаз, степень дисперсности которых определяется температурой и давлением. Старение во избежания потерь азота за счет его выхода из твердого раствора в атмосферных усЛовиях проводится под давлением 10-210 МПа.

Предлагаемый способ термической обработки обеспечивает получение сплавов с содержанием азота 0,2 — 4

0,88 вес. и, как следствие, за счет образования мелкодисперсных нитридов .о

200-300 А приводит к упрочнению и увеличению твердости.

Давление азота менее 10 МПа приво-45 дит к выходу азота из твердого раствора. Повышение давления выше 210 МПа не дает дальнейшего увеличения содержания азота в твердом растворе и является нецелесообразным.

5О

Пример 1. Образцы размером 4 мм и длиной 20 мм из аустенитного сплава (инвара) следующего химического состава, вес. : 35 никеля, 1 0 хрома, 0,7 циркония, железо и 55 примеси — остальное, насыщенные азотом до содержания 0,04, нагревают до 850 С в атмосфере азота под его д

: давлением 100 МПа, выдерживают при указанных температуре и давлении в течение 5 ч, охлаждают под давлением азота 100 МПа со скоростью 4—

5 град/с до комнатной температуры.

Отпуск производят в атмосфере азота под его давлением 100 МПа при 300 С

1 ч, старение при 95 С 48 ч под даво лением азота 100 МПа.

Такая обработка обеспечивает введение 0,2 вес. азота, что существенно превышает равновесную растворимость. Азот распределяется по всему сечению образца. Происходит упрочнение сплава за счет образования мелкодисперсных частиц нитридов циркония (2гМ) размером 200-300 А, что приводит к увеличению твердости от

120 до 280 HV кг/мм, на 37 С повью шает точку Кюри сплава, обеспечива.ет линейный ход кривой зависимости

Т,<>р сплава от температуры в интервале 100-(-180) С, Пример 2. Образцы размером

4,2х4; 5х70 мм из аустенитного сплава следующего химического состава, вес,%: 28 никеля, 1,5 ванадия, 0,07 азота, железо и примеси — ос.тальное, нагревают до 1200 С в атмосо фере азота под его давлением 210 МПа, выдерживают при указанных температу— ре и давлении в течение 3 ч 20 мин, после чего охлаждают со скоростью

10 град/с до 700 С, подвергают отпуску при этой температуре в течение

5 ч и десятичасовому старению при о

100 С. Отжиг и старение производят в атмосфере азота под его давлением

210 МПа. Затем охлаждают до комнатной температуры со скоростью 10 град/с.

В результате такой обработки содержание азота в сплаве достигgåò .0,88 вес. и образуются мелкодисперсные частицы нитрида ванадия (ЧИ) о размером 200 А по всему сечению образца. Это приводит к увеличению твердости от 100 до 180 HV кг/мм, чему отвечает увеличение предела текучести от 31 до 59 кг/мм, Пример 3. Образцы размером 4 мм, длиной 20 мм из аустенитного сплава (инвар) следующего химического состава, вес.%: 35 никеля, 1,0 хрома, 0,7 циркония, 0,04 азота, железо и примеси — остальное нагре-

О

Э вают до 1000 С в атмосфере азота под его давлением 10 МПа, выдерживают при указанных температуре и

Нагрев до темТемперату ра отпусо ка, С

Способ термической обработки

Т

-6

Z10, HV, К " Н/мм2 ператуо ры, С

Со, Т„, С кг/мм2

580 244

800 300

Предлагаемый

600

500

600

700

590 244

900 300

600

500

700

630

244

1200 300

610

1,7 290

2,0 320

500

650

700

700

Р=

8 MIIa

1220

700 . 200 P=8 MIIa 210 2,2 115 450

1220 750 P=

=220 МПа 250 2, 6 410 720

Известный (3)

Известйый (21

210

315

850

210

625

1000-1200 з 11 давлении в течение 4 ч 20 мин, охлаждают под давлением азота 10 MIIa . со скоростью 4-5 град/с до комнатной температуры. Отпуск производят в атмосфере азота под его давлением

10 Мпа при 315 С 1 ч старение при

95 С 48 ч под давлением азота

Р

10 МПа.

В результате такой обработки содержание азота в сплаве составляет

О, 28 вес.7. Азот распределяется равномерно по всему сечению образца .

71543 4

За счет образования мелкодисперсных частиц нитрида циркония (ZrN) размером 200-300 А происходит упрочнение сплава. Твердость увеличивается от 120 до 320 HV кг/мм, температура -очки йори становится выше на

31 С.

В таблице приведены примеры осуществления предлагаемого и извест10 ных способов, а также свойства сплавов (инвар), обработанных по данным режимам.

Свойства сплава при давлении азота,, МПа

241 1,6 280

1,8 300

1,8 300

241 .1,6 280

1,9 300

1,9 300

241 1, 5 305 600

1171543 ва сплава при давлении азота, МПа

Предлагаемый

580 247 2,0

300

650

320

2,0

580

670

360

2,2

620

610

310

600 247 2,0

330

630

2,0

600

690

380

2,1

620

600 247

2,1 280

580

2,0 290

300 . 620

410 720

600

2,2

690

2,1 340

Известный (33 2,3

Известный f2) 2,5

450

120

450

120

Составитель Г. Дудик

Редактор В. Иванова Техред М.Гергель Корректор О. Тигор

Заказ 4821/28 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

1,8 280

1,9 280

2,0 310

1,8 280

1,9 280

2,0 310

1,9 280

Продолжение таблицы

I т„, С Z 10, НЧ, г/мм K H/мм кг/мм