Способ термической обработки среднеуглеродистой умереннолегированной стали

 

Изобретение касается термической обработки среднеуглеродистых сталей и может быть использовано, например , при изготовлении утяжеленных бурильных труб с повьппенными эксплуатационными свойствами. Цель - улучшение механических и эксплуатационных характеристик. Сталь после низкотемпературной прокатки и охлаждения на воздухе нагревают до температуры 800- 830 с, выдерживают 5-10 мин, охлаждают на 20-30°С ниже Аг и проводят 2-3 цикла термоциклической обработки с нагревом в интервале температур на 20 С выше Ас и на 10°С ниже Acj, затем осуществляют закалку в межкритическом интервале температур и отпуске . 2 ил., 1 табл. i (/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5D4 С D

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3915830/31-02 (22) 24.04.85 (46) 23.05.87. Бюп. ¹ 19 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Физико-механического института им.Г.В.Карпенко (72) M.M.Студент, А.M.Пришляк, В.И.Похмурский, Л.П.Неструев и В.С.Сухоносов (53) 669.018.292(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 834160, кл. С 21 D 8/00, 1979.

Лазько В. Г. и др. Сопротивление деформации и разрушение конструкционной стали, термически обработанной иэ межкритического интервала температур. — Иэв. АН СССР. Металлы, 1981, № 1, с. 136-143. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОЙ УМЕРЕННО ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ (57) Изобретение касается термической обработки среднеуглеродистых сталей и может быть использовано, например, при изготовлении утяжеленных бурильных труб с повышенными эксплуатационными свойствами. Цель — улучшение механических и эксплуатационных характеристик. Сталь после низкотемпературной прокатки и охлаждения на воздухе нагревают до температуры 800830 С, выдерживают 5-10 мин, охлалдао ют на 20-30 С ниже Ar и проводят

2-3 цикла термоциклической обработки с нагревом в интервале температур на

20 С выше Ас„и на 10 С ниже Ас», затем осуществляют закалку в межкритическом интервале температур и отпуске. 2 ил., 1 табл.

1 i 3121

Изобретение относится к термической обработке среднеуглеродистых сталей и может быть использовано, например, при изготовлении утяжеленных бурильных труб с повышенными эксплуа5 тационными свойствами.

Цель — улучшение механических и эксплуатационных характеристик путем образования неоднородной полосчатой структуры мелоуглеродистого и высоко- Ю

f углеродистого мартенсита и уменьшение энергозатрат на термообработку.

На фиг. 1 представлен график коррозионно-усталостной прочности замковых резьбовых соединений утяжеленных 15 бурильных труб (по известному способу 1, по предлагаемому 2); на фиг.2графики зависимости глубины обезуглероженной зоны (1), структурной неоднородности (2) и обратной величины 20 стоимости процесса термообработки (3) от времени выдержки стали при температуре нагрева выше Ас

Способ осуществляют следующим о625 разом.

Из заготовки диаметром 24 О мм (сталь 40ХН2МА), прошедшей низкотемпературную прокатку и охлаждение на воздухе, изготовляют утяжеленную бурильную трубу (УБТ) диаметром .

203х90 мм, длиной 6500 мм. Концы этой трубы по 1500 мм подвергают термообработке, используя нагрев в индукционных установках токами промышленной частоты до 830 С с вьдержкой 35

10 мин. Скорость нагрева при этом составляет 1 град/с. Затем охлаждают о до 660 С, после чего проводят два цикла нагрева до 760 С и охлаждения до 660 С и окончательный нагрев до

760 С и закалку. Отпуск проводят при

200, 400, 500 и 600 С.

Механические свойства стали, термообработанной по предлагаемому и известному способам, приведены в таблице.

При нагреве выше Ас> нагрев ниже о о

800 С или выше 830 С не приводит к образованию полосчатой структуры, а образуются равновесные зерна феррита и перлита. Для стали 40хН2МА это выявлено экспериментально с помощью ме3 2 таллографического анализа. Вьдержка

5-10 мин в этом диапазоне достаточна для того, чтобы успела пройти восходящая диффузия углерода и образовались полосы, обогащенные и обеднен— ные углеродом. Большие вьдержки нежелательны с экономической стороны и, кроме того, сталь интенсивно окисляется и выгорает углерод с поверхностных слоев (фиг,2).

Минимальные цифры обеспечивают проявление структурной неоднороднос-. ти, а максимальные — минимальную глубину обезуглероженной зоны 50-150 мкм.

При большом количестве циклов ТЦО (5-6) неоднородность структуры исчезает.

Прочностные характеристики стали после предлагаемой термообработки остаются на уровне стандартной обработки, удлинение несколько ниже, а ударная вязкость в 2-2,5 раза выше.

Время термообработки и затраты электроэнергии на термообработку

УБТС 203 по известному способу составляют 115 мин и 270 кВт, по предлагаемому 70 мин и 170 кВт.

Формула изобретения

Способ термической обработки среднеуглеродистой умеренно легированной стали, преимущественно катаной на структуру перлит-фосфористый феррит, включающий нагревание выше Ас, выдержку, охлаждение, нагрев до температуры в межкритическом интервале, закалку с этой температуры и отпуск, отличающийся тем, что, с целью улучшения механических и эксплуатационных характеристик путем образования неоднородной полосчатой структуры малоуглеродистого и высокоуглеродистого мартенсита и уменьшения энергозатрат на термообработку, нагрев выше Ас ведут до температуры о

800-830 С, вьдерживают при этой температуре 5-10 мин, охлаждают на 2030 С ниже Ar è проводят 2-3 цикла термоциклической обработки с нагре-. вом до температуры в интервале на о о

20 С выше Ас1 и на 10 С ниже Асз и охлаждением на 20-30 С ниже Ar1 °

1312113

Показатели термической обработки по способу

Иеханические свойств

200

550

5, MIIa 1700

1060

950

54597

14,0

20

50

42,0

41

41,8

HRC ацэ кг м/см 16 - 14,2

10,4

20

320

Отпуск, С a °

ИПа 1480

Я, 7.

11, % предлагаемому (нагрев до 830 С, о

ТЦО + закалка от 760 С) 400 500 550 600

1660 1350 1250 1160

1460 1200 1100 1050

20 45

45 43 известному (первичная закалка от 860 С, вторичная от 760 С) 1312113

1О Риа Я

g, мин

Составитель В.Китайский

Редактор Н.Гунько Техред А.Кравчук Корректор С.Черни

Заказ 1936/24 Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4