Способ термической обработки нержавеющих мартенситностареющих сталей

 

СПОСОБ TEP MЧECKOЙ ОБРАБОТКИ НЕРЖАВЕКЩИХ МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩЮС СТАЛЕЙ, включающий нагрев со скоростью 10-30 град/мин, предварительную закалку с температуры Ас + +

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 21 Р 6/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

KKON3ffA 9

l3, „,,„„13

616ЛИОТЯА

Ф \

° °

° °

Ъ (21) 3708441/22-02 (22) 11.03.84 (46) 30.12.85. Бюл. 9 48 (72) С.И.Красникова., Т.А.Манько, . А.В.Дробот, Ю.И.Русинович, В.С.Фридман и П.Г.Лапин (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 276123, кл. С 21 D 6/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР

Р 578744, кл. С 21 D 6/00,. 1975.

Авторское свидетельство СССР

NI 538037, кл. С 21 D 6/00, 975.

„„SU„„1201328 A (54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НЕРЖАВЕЮЩИХ MAPTEHCHTHOCTAPENЩИХ СТАЛЕЙ, включающий нагрев со скоростью 10-30 град/мин, предварительную закалкУ с температуры Ас + о

+ (200-300) С и многократную закалку с нагревами со скоростью 1030 град/мин и старение, о т л и ч а. ю шийся тем, что, с целью повьппения ударной вязкости при криогенных температурах при сохранении прочности,-окончательную закалку проводят с температуры Ас +(-50-100) С

9 а старение — при Ас, — (Ас -30) С.

I 1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при термической обработке деталей из нержавеющих мартенситностареющих сталей, работающих при криогенных температурах.

Цель изобретения — повышение

1 ударной вязкости при криогенных температурах при сохранении прочности.

Для обеспечения удовлетворительной ударной вязкости структура должна быть перед окончательной термообработкой предварительно подготовлена и характеризоваться мелкозернистостью и отсутствием избыточных фаз (карбидов) по границам зерен.

Предварительная закалка с регламентированной скоростью нагрева обеспечивает устранение избыточной фазы по границам зерен, а также однофазную мелкозернистую структуру.

В процессе нагрева со скоростью 1030 град/мин до температуры окончательной закалки, выдержки при температуре закалки Ас +(50-100 С)

3 происходит распад мартенсита по схеме М -+ oC + (и интенсивное пе- рераспределение легирующих Ж вЂ” и -образующих элементов между появляющимся аустенитом и сохраняющейся -фазой, причем такое перераспределение вследствие регламентированной скорости нагрева является тонкодифференцированным. Образовавшийся аустенит из-за невысокой температуры окончательной закалки и обычной длительности выдержки сохраняет тонкодифференцированную неоднородность, которая наследуется мартенситом при последующем превращении А †) М. В процессе последующего старения часть обогащенных, например, никелем кристаллов мартенсита превращается в аустенит, так как из-за обогащенности никелем в этих кристаллах температура начала М вЂ” -превращения заметно снижена. Этот аустенит -имеет особую морфологическую форму дисперсных тонких кристаллов, вытянутых вдоль мартенситных пакетов, и обеспечивает вследствие этого достаточную вязкость при криогенных температурах.

При этом в остальной части мартенсита происходит обычное старение, состаренный мартенсит обеспечивает высокую прочность. Требуемый уровень свойств достигается лишь при

201328 2 комплексном соблюдении скорости нагрева, температуры окончательной закалки и температуры старения.

При бол е низких температурах закалки, сохраняется остаточный аустенит, значительно снижающий прочность.При более высоких температурах происходит выравнивание состава и для образования определенного количества аустенита, обес!

О печивающего требуемую ударную вязкость при криогенных температурах, необходимо производить перестаривание, при этом также снижается

1 5 прочность е

При более низких температурах старения, чем указано в предлагаемом способе, аустенит иэ высоколегированных кристаллов мартенсита не образуется, ударная вязкость не обеспечивается. С повышением температуры старения происходит перестаривание, снижается прочность.

Таким образом, предлагаемый спо25 соб при соблюдении указанных условий обеспечивает требуемый. комплекс свойств, что видно из приведенных ниже примеров. Во всех примерах термообработку проводили на заготовках стали ОЗХ11Н8К9М5 из одного прутка диаметром 150 мм следующего хи-. мического состава, X: 0,016 С;

7,23 Ni 10,83 Сг; 5,07 Мо; 9,90 Со;

0,38 Ti.

Критические точки стали: Ас

= 610 С, Ac5 = 730 С. Скорость нагрева до температур. предварительной закалки 15 град/мин, окончательной закалки 20 град/мин.

Все заготовки подвергали пред40 варительной закалке от 960-970 С о (Ас + 240 С). Режимы термообработки и результаты испытаний приведены в таблице.

Анализ данных таблицы показы45 вает, что назначение температуры окончательной закалки киже предлагаемой,- т.е. ниже Ac> + 50 С, приводит к резкому снижению прочности, при закалке от температуры выше предлагаемой, т.е. выше Асэ + 100 С, существенно снижается, вязкость при криогенных температурах. В процессе старения при температурах выше предлагаемой, т.е. выше Ас., происходит. значительное перестаривание, прочность падает. Если температура старения ниже, чем Ас — 30 С,,:то не образуется требуемого колиl

201328

Режим термообработки

=ю кгм а . см кгс о в,— -а мм

Ъ

-л

Предлагаемый способ

1) закалка от Ac> + 50 С (780 С), старение при Ас — 30 С.(580 С, 1 ч) 160,5

2) закалка от Ас + 50ВС (780 С) старение при

6 Э

Ас (610 С, 1 ч) 158,3

5,5

5,8

3,2

169,6

164,4

3,8

Режимы для обоснования выбора

Температуры закалки

5) закалка от Ас (730 С), стао рение при Ас — 30 С (580 С, 1 ч) 149,5

7,0

2,7

169, 7

170,1

2,8

136,6 способ

169,3

7,1

1,5

3,0

155

Требуемые свойства

ВНИИПИ Заказ 7963/24 Тираж 552 Подписное

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

3 1 чества вторичного аустенита, ударная вязкость ниже требуемой.

Таким образом, окончательная закапка от температуры Ас + (500 3

100 С) в комплексе со старением при температуре Ас» — (Ас — 30 С) обеспечивают. высокую прочность в сочетании с достаточной ударной вязкостью при криогенных температурах.

По сравнению с известным способом, a mM числе с - базовым, принятым

3) закалка от Ac> + 100 С о (830 С), старение при

Ас — 30 С (580 С, 1 ч) о

4) закалка от Асэ + 100 С (830 С), старение при

Ас 1(610 С, 1 ч) 6) закалка от Ас + 150 С (880 С), старение при

Ас1 (610 С, 1 ч)

Температуры старения

7) закалка от Аc + 50 С (780 С), .старение при

Ac„— 70 С (540 С, 1 ч) о

8) закалка от Ас + 100 С (830 С), старение при

А + ЗООС (640 С) Известный

9) закалка от 970 С старение570С, 5ч в качестве прототипа, использование предлагаемого способа термической обработки изделий из нержавеющих мар- тенситностареющих сталей обеспечивает преимущества за счет получения ударной вязкости в

2 раза выше при той же прочности . Это обеспечивает высокую надежность изделий, работающих при криогенных температурах