Способ обработки конструкционной стали, склонной к обратимой отпускной хрупкости

 

Изобретение относится к термообработке изделий из конструкционной стали и может применяться в машиностроении при термообработке деталей, работающих в ус-, ловиях высоких ударных нагрузок. Цель изобретения - повышение вязкости при сохранении прочности и пластичности. Изделие из стали ЗОХГСА закаливают в масле с температуры 880°С, .отпускают при 150°С с выдержкой не менее 3-4 ч, далее выполняют окончательный высокий отпуск при 450- 550°С с последующим охлаждением. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) ((I) (si)s С 21 D 1/78

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф (21) 4754883/02 (22) 25.09.89 (46) 07.03.92. Бюл. N 9 (71) Донецкий физико-технический институт

АН УССР и Донецкое производственное объединение "Точмаш" (72) В.С.Мациевская, Т.E.Êoíñòàíòèíîeà и

В.И.Заика (53) 621.785.3:669.15.194(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Й 519482, кл. С 21 0 1/78, 1976.

Утевский Л.М., Гликман Е.E., Карк Г.С.

Обратимая отпускная хрупкость стали и сплавов железа. — M.: Металлургия, 1 987, с.222.

Изобретение относится к .термообработке изделий из конструкционных сталей и может найти применение в машиностроении как заключительная операция в термообработке изделий, работающих с высокими ударными нагрузками и изготавливаемых из сталей, склонных к отпускной хрупкости.

Явление обратимой отпускной хрупкости заключается в резком падении ударной: вязкости закаленной стали после отпуска в интервале 400 — 600 С, в то время как именно эти температуры отпуска обеспечивают хорошее сочетание прочности и пластичности

{по оценкам при испытании на растяжение).

Хрупкость этого вида имеет резко выраженный межкристаллитный характер и обусловлена главным образом двумя факторами: обогащением межкристаллитных зон фосфором и локализованным выделением на границах зерен карбидной фазы. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ, СКЛОННОЙ К ОБРАТИMQA ОТПУСКНОЙ ХРУПКОСТИ (57) Изобретение относится к термообработке иэделий из конструкционной стали и может применяться в машиностроении при термообработке деталей, работающих в ус-,. ловиях высоких ударных нагрузок. Цель изобретения — повышение вязкости при сохранении прочности и пластичности. Изделие из стали ЗОХГСА закаливают в масле с температуры 880 С,.отпускают при 150 С с выдержкой не менее 3 — 4 ч, далее выполня- . ют окончательный высокий отпуск при 450—

550 С с последующим охлаждением, 1 табл.

Известен прием, заключающийся в проведении отпуска при 150 — 270 С перед окончательным в области 280-400 С, обеспечивающий повышение упругих характеристик пружин Iblx сталей. Указанный прием не решает проблемы повышения ударной вязкости конструкционных сталей, склонных к отпускной хрупкости, поскольку в указанном сочетании температур первого и второго отпуска не затрагивает опасное действие основных факторов в развитии хруп кости при отпуске 400 — 600 С.

Известен способ ослабления отпускной хрупкости, состоящий в ускоренном охлаждении от температуры отпуска в интерва()е

450 — 550 С, причем температуру отпуска,выбирают так, чтобы она не совпадала с минимумом ударной вязкости для конкретной стали, Такой способ термообработки применяют на машиностроительных заводах.

1717647

Недостатком известного способа является то, что эффект мал и неустойчив. Увеличение эффекта по ударной вязкости за счет повышения температуры Сопровождается значительным падением прочности. Указанный способ не позволяет подавить отпускную хрупкость в сердцевине крупных иэделий. В изделиях сложной конфигурации при ускоренном охлаждении после отпуска возникают большие напряжения, что приводит к короблению изделий, повадке и даже образованию трещин. При повторном нагреве изделий в процессе работы до 450—

600 С в них вновь происходит охрупчивание, Целью изобретения является повышение ударной вязкости при сохранении и рочности и пластичности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему закалку, высокий отпуск, охлаждение, перед высоким отпуском вводится дополнительная операция - низкотемпературный отпуск при

100-200 С в течение 3.— 4 ч. Это позволяет повысить значения ударной вязкости в 1,5—

1,7 раза при сохранении прочностных и пластических характеристик не ниже уровня свойств закаленной и отпущенной при 450550 Ñ стали.

Основной отличительный от известного способа признак — использование дополнительного низкотемпературного отпуска после закалки перед высоким отпуском.

Повышение ударной вязкости по предлагаемому способу в сравнении с известным вызвано следующими причинами. При дополнительном ниэкатемпературном отпуске в области 100 — 200 С происходит преимущественное выделение карбидов внутри мартенситных кристаллов, что oGecпечив ет при последующем распаде мартенсита во время отпуска в области 500 С более равномерное без локализации по границам распределение карбидной фазы. Ус5 транение локализованного выделения карбидной фазы по границам исходных аустенитных зерен, являющегося наряду с межкристаллитным обогащением фосфором одним из основных факторов, приводящих к

10 развитию межкристаллитного охрупчивания, обуславливает в результате предлагаемой обработки существенно повышение ударной вязкости.

Пример. Заготовку из стали ЗОХГСА, 15 склонной к обратимой отпускной хрупкости (минимум ударной вязкости после отпуска при 525 С), закаляют до 880 С в масле, затем подвергают отпуску при 100 — 200 С с длительностью 3 — 4 ч, с охлаждением на ваз20 духе и окончательному отпуску при 450550 С с охлаждением в воде либо на воздухе. Для сравнения проведена термообрабатка по известному способу, Механические свойства определяют при испытаниях

25 на растяжение и ударный изгиб в соответствии са стандартом.

Результаты испытаний для конкретных режимов приведены в таблице.

30 Формула изобретения.

Способ обработки конструкционной стали, склонной к обратимой отпускной хрупкости, включающий закалку и высокий отпуск при 450-550 С с последующим ох35 лаждением, отличающийся тем, что, с целью повышения ударной вязкости при сохранении прочности и пластичности, после закалки первоначально проводят низкий отпуск нагревом до 100-200 С с выдержкой

40 3 — 4ч.

1717647

КСП, GВ1 МПа баа1 кДж/м ИПа Среда

Способ обработки

Режим отпуска

490 1418 1245 10,0 58

470 1190 1098 13,5 52

610 1004 900 14,0, 58

1

550

Вода

II

I I»

Воздух .5ОО .

«и» . 500 .

I I 500 .. 509

«11, 500

200

750 1336

650 1307

780 1302

810 1321

760 1316

750 1321

3

5

4 1250

1267

1222

1240

Вода

1

1

Воздух

Вода

Редактор И.Дербак

Заказ 854 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета:по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Известный

1.

3

Предлагаемый

2

4

Составитель Т.Константинова

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

11,7 50.

12,4 55

12,0 52

12,0 52

12,4 54

12,0 52