Способ термической обработки конструкционной легированной стали

 

Изобретение относится к машиностроению , а именно к термической обработке крупногабаритных изделий из легированных сталей. Цель изобрете;ния - повышение пластичности и ударной вязкости. Способ включает четырехкратное термоцнклирование путем нагрева до температур выше Аси охлаждения до температур ниже Аг : первый цикл нагрева ведут до Ас9 + (140-160)°С, . второй цикл - до температуры Ас + + (110-130)°С, третий цикл - до температуры Асэ + (80-100)°С, четвертый цикл - до температуры Ас, + (70-96) С, охлаждение во всех циклах проводится со скоростью 30°С/ч до температуры Аг - (80-100)°С. При указанных температурах нагрева осуществляют изо1- термическую выдержку в течение 8 ч, при температуре Аг4 - (80-100)°С проводят изотермическую выдержку 15ч. Окончательное охлаждение ведут в масле и затем осуществляют отпуск при 660°С в течение 25 ч.Способ позволяет повысить пластичность, снизить температуру перехода в хрупкое состояние и повысить эксплуатационную стойкость изделий. 1 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1622411 (1) С 21 D 1/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21 ) 463 3604/02 (22) 09. 01 . 89 (46) 23.01.91. Бюл. Р 3 (71) Харьковский автомобильно-дорожный институт им. Комсомола Укр а ины (72) Л.Д.Мищенко, О.М. Курманова, В. П. Тарабанова, А.М. Бугаев и С.С.Дьяченко (53) 621.785.79 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 937524, кл. С 21 D 1/26, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 1342929, кл. С 21 D 1/78, 1986. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧГСКОЙ ОБРАБОТКИ

КОНСТРУКЦИОННОЙ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к термической обработке крупногабаритных изделий из легированных сталей. Цель изобрете. ния - повышение пластичности и ударной вязкости. Способ включает четырехкратИзобретение относится к машиностроению, конкретно к термической обработке крупногабаритных изделий из конструкционных легированных сталей.

Цель изобретения — повышение пластичности и ударной вязкости, получение однородных механических свойств по сечению изделия и снижение температуры перехода в хрупкое состояние.

Прковку .П-1882 ротора турбины (сталь ЭИ-415) подвергают термической обработке с применением термоциклирования по предлагаемым режимам (диаметр поковки 100 мм, масса 20 т).

2 ное термоциклирование путем нагрева до температур вьппе Ас и охлаждения до температур ниже Ar : первый цикл нагрева ведут до Ас + (140-160) С, . второй цикл — до температуры Ас + о э

+ (110-130) С, третий цикл — до температуры Ac> + (80-100) С, четвертый о цикл - ooo температуры Ас + (70-90) С, охлаждение во всех циклах проводится со скоростью 30 С/ч до температуры

Ar — (80-100) С. При указанньм температурах нагрева осуществляют изотермическую выдержку в течение 8 ч, при температуре Ar — (80-100) С проводят изотермическую выдержку 15 ч.

Окончательное охлаждение ведут в масле, и затем осуществляют отпуск при 660 С в течение 25 ч.Способ позволяет повысить пластичность, снизить температуру перехода в хрупкое состояние и повысить эксплуатационную стойкость изделий.

1 табл, Химический состав стали, мас.Х:

С 0,23; Si 0,29; Мп 0,48; S 0,014;

P 0,008; Cr 2,71; Ni 0,13; Мо 0,48;

V 0,70; И 0,41; Си 0,09. Критические точки стали: Ac> = 920 С; Ar = 810 С, Сталь нагревают в печах сопротиво ления до 1070 С, выдерживают 8 ч, охлаждают со скоростью 30 С/ч до .

720 С, выдерживают 15 ч, после чего нагревают до 1040 С, выдерживают 8 ч, д о охлаждают со скоростью 30 С/ч до о

720 С, выдерживают 15 ч, нагревают о до 1010 С, выдерживают 8 ч, охлаждают со скоростью 30 С/ч до 770 С, выдер22411 l0

15.20

3

16 живают 15 ч, нагревают до 1000ОС, выдерживают 8 ч, охлаждают в масло.

Термическая обработка завершается операцией "высокий отпуск" при 660 С и выдержкой 26 ч с . охлаждением в охлаждающем колодце.

Испытания обработанной предлагаемым способом поковки показывают, что она обладает однородными механическими свойствами по сечению, высокими покаэателяии пластичности, ударной вязкости, ниэкой температурой перехода в хрупкое состояние высоким баллом зерна, что соответствует малому размеру зерна. Эти показатели сведены в таблицу сравнительных данных (примеры 2-11) наряду с показателями известного способа (пример 1).

Данные таблицы свидетельствуют о том, что показатели пластичности (4 и () ), удерная вязкость (KCV), однородность всех свойств по сечению, измельчение зерна значительно превышают, а температура перехода в хрупкое состояние (Т„д ) ниже (примеры 2, 10 и 11) по сравнению с показателями известного способа, а по покаэателяи прочности эти способы примерно одинаковы.

Оптимальным вариантом осуществления предлагаемого способа является четырехкратное термоциклирование. Ðåализация способа с тремя циклами (пример 6) имеет заметно ухудшенные качественные показатели, а реализации предлагаемого способа с пятикратным термоциклированием (пример 7) не дает существенного улучшения показа— телей по сравнению с четырехкратным термоциклированием, но значительно увеличивает время обработки. При реализации способа в интервале температур термоциклирования, выходящеи за предлагаемые пределы, значительно ухудшаются значения ударной вязкости, температуры перехода в хрупкое состояние (Т xn) и размера зерна, (примеры 3-5, 8 и 9).

Использование предлагаемого способа для термообработки поковок иэ хромомолибденованадиевольфрамовой стали обеспечивает по сравнению с известным способом увеличение пластичности на

20Х, при этом ударная вязкость возрастает более, чем в 3 раза (в некоторых случаях в 10 раэ), температура перехода в хрупкое состояние снижается на 100-120 С, существенно измельчается зерно с 4-7 до 8-10 баллов.

Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает получение изделий, в которых все свойства по сечению имеют близкие значения (отклонение от среднего значения у поковок, обработанных известным способом, составляет: по покаэателяи прочности 6-7Х по характеристикам пластичности до 60Х, по ударной вязкости до 70Х; отклонение от среднего значения у поковок, обработанных по предлагаемому способу, составляет: по показателям прочности

1-2Х, па характеристикам пластичности — до ВХ, по ударной вязкости — до

12X). Предлагаеиый способ позволяет существенно увеличить эксплуатационную стойкость крупногабаритных изде- лий (роторов турбин) .

Формула изобретения

Способ термической обработки конструкционной легированной стали, преимущественно для крупногабаритных изделий, включающий четырехкратное термоциклирование путем нагрева до температуры выше Ас >, выдержки, охлаждения до температуры ниже Ar<, выдержки и окончательного охлаждения после выдержки при температуре нагрева, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це-.

40 лью повышения пластичности и ударной вязкости, получения однородных механчческих свойств по сечению изделия и сникения теипературы перехода в хрупкое состояние, нагревы в циклах проводят соответственно до теиператур

Ac. + (140-160) С, Ас + (110-130) С, Ас + (80-100) С и Ас + (70-90) С, охлаждение в циклах проводят до температуры Ar 1 — (80-100) С, .а изотермические выдержки осуществляют после

50 нагрева в течение 8 ч, после охлаждения — в течение 15 ч.

1622411!

Рлсстоанне от центра, Пример уерынческал обработка

Некакячесхьн свойства оьв, КПФ

Иалл зерна

)...4

175

7,5

Â05,0 615,0 7,5

Э

2...3

Ь

6...7

12,5 !

5,0

12,0

65,0

7S,O

1S,Î

19,0

IЬ,S

15 ° О

14» 5

64

66

ЬЭ,5

61,5

64,0

715,0

700»0

796,0

820,0

835

485, О

440, О

ЬОЬ,О

650,0

715,0

60,0 145,0

74$,0 625,0 17 ° О

7...Ь

1...8

8...9

9.. 10

120,0

125,0

112 ° 0

1)2,0

17,0

18» 5

19 ° 3

17,S

51,5

61,5

61,О

68»5

635,0

690,0

620,0

6)0,0

7S5i0

7ЬО,О

7S0,0

77О,0

20

3...4

140

Ь90,0 525 ° О 16

57,S 47,0

47,0

48,0

57,0

62,3

3...4

4...5

S...Ü

37i0

27,0

57,0

6$,0

14 ° 5 !

4,0

1S,5

17 ° О

590,0

58S,0

540, О

570 ° О

715, О

7! 5,0

Ь7О,О

68$,0

70, 7...8

Ь

9...10

9...10

45,0

40,0

SS,O

70,0

75,0

SO,O

S1 S

58,5

64,0

ЬЭ,O

15,0 10i0

18,S

11,0

I8 5

Sl5 0

S70,0

575,0

580,0

560,0

2...3

2...Э

4...5

5...Ь!

55,0

45,0

40,0

60, О

65,п

I5,0 !

4,0 !

7,0

19,0 !

Ь,Ь

5),5

5Ь,5

55,5

57,0

59,5

IОО

615,0. 520, О IO, 5

С9, О 65,0

4...5

Ь

5...ь

Ь...7

60» О

90,0

85,0

115,0

IЬ,О

17,5

12,5

18,0

50,5

ЬО, Ь

59,5

66,0

575,0

580, О

565, О

575,0

Ь90, О

1О5 ° О

700, О

695, О

7...8

7...Ь

8...9

9 lO

75,0

95,0

ll0,О

1ЭО,О

52,0

ЬI,Ь

64, 5

67 5

17,S

18,0

I8,5

18,0

61S O

645,0

6$5,0

660,0

78S,О

780,0

79Ь,О

786»0

)...4

120

50,0 )S»0

685» 0 52$ ° О 9 ° 5

S...4

4.».5

4...5

40i 0

S0,О

45iO

72,0

31,0

59,0

65,О

65,5

IЬ,O

17,5

18» S

17,5

580, 0

S87iO

570»0

S6$,0

705,0

7!Oi0

700,0

690»0

4...$

110

)9,0 4S ° О

680,0 $20, О IО,S

° насте ресточки

400

70,0

60,0

105,0

51 S

3Oi $

65 iS

1S,Î

14,0

1Ь,5

$80 ° О

$82»0

575,0

700» O

710, О

7ОЗ, О

500

ЬФО,О ЬЬО,О !7,О

67,0 !!0,0 ЬО

З...Ь

690,0 525,0

Негр»а ло

<лоростЬн нагрев л сл р»ство! ь,ь

59»0 !5,0

7...Ь

575,0

5Я2,0

565,0

575,0!

6,5

1В,О

l9,5

t8 5

ЬС О

58,5

ЬЬ,5

67,5

730,0

7ПО,О

705,0 лто,о

80,0

90,0

ll5.Î

»СЬ,O

7...Ь

Ь...9

Ь...9 негр»л лл с лорлс то»

Бьгрел пп наст . »т лллпслньн

59,5 7S,О

ЬВЬ,О 520,0

17,0

7...Ь

X нтс»» рлгточьн

Нагрев до 960 С, выперпка 8 ч, охлляпение до

860вг. со схоростъю 5 C/Isis» пальнеааес охлллдекне до 790БС со скоростъю IЭО С/ннн, амдерзка 15 ч. Затем поковку вновь иагрееают до 960 С я ведут термообработку по укатанному резммт. Цикл поеторнетск 4 рата. Восле послФднего нагреВФ поковку охпвапают аа аот духе. Затем слелует отпуск прн 660 С, выдараха 25 ч с оклааденнен з охлазданюен конопле.

Нагрев до 1070OÑ, аыперака 8 ч, оклакпепка со скоростъю ЭО Сlч по 720 С, в»дерека IS ч, вагрев ао 1040 С, аыперака 8 ч, охлаадеине со скоростью ЭOФС/ч до 720ФС, аыдерзха 15 ч, нагрев до 1010 С, вмдерака В ч, оклакденне со скоростью ЭО C/u до 720 С, вьаерахе 15 ч, нагрев до IOOOФ С, выперака, охлеаденне в масяо. Отпуск прн ЬЬОФC, ssioepaxe 2S v с охлааланнен а охлаздаюпен колодпе, Нагрев ло IIООФС, ввмеракл 8 ч, охлаапенне со схоростъю ЭО»C/÷ по 720 С, еыдерпка IS ч, нагрев до 1060 С, вьюерака В ч, оклаадеиие со

СхпрОстъю )0 Ñ/÷ по 720 С, выдсрзкл Is ч, нагрев по !ОЭО С, вмлерака 8 ч, охлазлемве со скоростъю ЭО C/÷ до 720 С, выперика 15 u, нагрев до 1020 С, ми!крика В ч, охлааленме а масла. Отпуск прн 660 С, выдервкв 25 ч с оплавленная в отлакпакаен ° îoàxöå, Нагрев до 1040 С, выверила 8, клавде»пм СО скоростьг ЭО C/÷ до 720ФС, аылервкл 15 ч, яагреа до 1020 Ñ, аыперакв 8 ч, оклакденме со скоростью ЭОБС/ч ло 720 С, выперкха 15 ч, нагрев до 990 С, ацперкка 8 ч, отлаздеине со скоростьи ЭОБС/ч до 720 С, выдеркьл 15 ч, нагрев ло 9804 C. Вмдерзка В ч, охлазленне в масло. Отпуск прн 460 С, выдерале 25 ч с охлаадеамен ° охлаалавюен конопле.

Нагрев ло 1070»С, выперака В ч, охлевпеяне со скоростью )О C/ч пс 720 С, вмперзка 15 ч, нагрев до 1070 С, вьсчерак ° Ь ч, охлакденне со скоростью 30 C/÷ во 720 С, выперкка IS ч, нагрев Ао 1070» С, вмлерзке Н ч, оклакпенне со саоростью ЭО С/ч ло 720 С, аыдсракл 15 ч, нагрев ао 1070 С, выпсракл 8 и, оклахпенне а в масло, Отпуск прн 660 С, выперкка 2S ч с охлавдгннем ° охчездлкюен волопас.

Нагрев до 1070ФС, выпарила В ч, охлвтленне со скоростью ЭОБС/ч ло 720 С, амдерака !5 ч, ° п»реа ло 1040БС, выперака В ч, охлааленне со скоростьн ЭОБС/ч до 720 с, выперака 15 ч! зверев до IOIOOC» вмперика В ч, охлалдемве ° л

wcao. Отпуск Ilpx 660 С, выдерак ° 25 ч с охлаздавнеь» з охлаапааюен колокол.

Нагрев ло 1070 С, выперава 8, оклаипеяяе со скоростьи )О С/ч во 720»С, аыперакл 15 ч, плгрев ло 1040ОС вмдераха 8 ч, оклазде»п» ° co

«волостью )О С/ч ро 720 С, el!aspera 15 ч, ввгрев ао 1010 С ° в»и!врака В ч, охпазд ° saå со авпростъю )OФС/ ° ao 720ФС, алпарнка 15 ч, ° атрее до 980ФС, ее!вадике Ь, оклаидеяне со сваростъю ЭОФС/ч до 720 С, выдервке Ь °, оалвеепюе ° масло. Оттггсх пра 660 С. Выперива

25 ° с оилюапеамем ° оклыддваен колодпе.

Нагрев дю 1070ФС, аыпервва 8 ч, оклапдаане со спороетъи ЭОФС/ч до 740ес, вмлерааа 15 ч °

° игрив ло 1040 С, ив!велика Ь °, oxxesaesse co скоростью )OФС/ч ао 740 С, внлервке IS ч, ° al.ðee до 1010ЕC выаергке 8 ч, аьпвздеыв ° со саоростъю ЗOФС/ч до 74(г С» ампарюка IS а, загрея до 1000ФС, вв»дерзка 8 ч, оклакдеаие ° масло. Отпуск при 660ФС, вдерика 2$ ч с охааидеапам ° оплаилакееы колодпа.

Нагрев до 1070 с аыперика 8 ч, охлаздавве со споростью ЭООЕС/ч ло 700ЕС, за!парика 15 ч, нагрев до 1040ЕС, за!парика 8 ч, Окпеядезяа со сзоростъю 30 C/» до 70й С, в»в!арика !5 ° °

° агрез до 1010 С, виперзпе Ь ч, оклааде!аве со сьоростьн 30»C/÷ хп 701/ С, ничо рзкл IS ч, нагрев по 1000 С еыпсплкл В ч» oxплалсннт в несло. Отпуск прн 440 C. ° I»lepxxe 25 ч с окпазлгн»»см ° охллллл»»вся knlloxlll !

Осл»C I sli osêë и ч, олллклснне со

30»C/÷ л 7»n»С, лцпгкаьл 15 ч, ! О ьoi C, »Ixl» II . ь л 8 ч, и Б ллл» нн» со

3п Г/ч и i»О С, лылср» «л IS ч, »03 I C, Бнлсрл л В I, пх-.ьхлс»»»»е со

3П Г л !In C. Бнлсгь»л I S ч, !

0!О С, еьасргка Я ч, i «ллльтнне Б п»ь» Бон СЛП"С, s»прл»л ЭЬ ч r oxБ Axn»лл l »1»»I ьп 1 UI». ял» рса оо »Оьn Г, »a:»р»ьл R ч, алп.»ьл»нне со в сл р сть 3Ч Г»i о 3ln»», ннп»г- л IS ч, В месте расточкн

ЭОО

450

Ь масте расточвп»

ЭОО

500

Ь месте расточал

ЭОО

500

Ь месте расточкн

ЭОО

500

D месте рас точки

ЭОО

500

В месте расточю

500

Ь месте расточив

ЭОО

500

° масте расточая

500

Il месте пасто»ьн

)ОО

СПО

ЬОП (в

ТФ ьп! Фр а т \ ра оерехопв ° крупКОЕ COO тОяи»вт т,е, с

680» 0

700,0

105»0

710,0

705,0

680,0 505,0.

670,0 SÝS,O

700,0, 580,0

690,0 590,0

675,0 S65,0

7)0,0 S85 0 17.0 60,0 70,0 70

1б22411, Пролелаеапе гаелаао кагргв ло 1010 С, екдарвка Ь ч, озлевлаеа со 300 скоросгка 30кс/ч па 736 C ° вмеерака 15 ч, 300 лагрке Ао 10004С, еке1крпка 4 ч, озлкаваапе cD 400 скоросгкп 70 С/ч ао 730еC, аае1ерпка IS ч, 500 аагрев по 990 С, апвелеза Ь ч, озлаппепва ° пасло. Огпрск аРп 440аС, екеарпвв 3$ ч с оп лаалеапап ° озааппааеп запою»

14,$ $4,0 4S 0 ° ...9

19,$ ба ° 5 110,0 4...9

19,0 45 ° S 14S ° 0 70 ° ... 10

700,0 $950

7150 5450

49$,0 $90,0

Составитель В.Русаненко

Редактор Н.Яцола Техред Е. 1 оргентал Корректор Н.Король

Подписное

Закаэ 89

ВНИИПИ Государственного комитета ао иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосквар 3-35, Рауаская набкр д. 4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г.у7агород, ул. Гагарина,101