Способ термомеханической обработки стали ферритного класса

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении изделий, эксплуатирующихся в агрессивных, коррозионных средах при высоких нагрузках. Заготовку из стали ферритного класса отжигают в интервале температур обратимой отпускной хрупкости 475°С в течение 1,5 - 2 ч, деформацию ковкой при повышении температуры деформации от 450 - 500°С до 640 - 650°С, при этом суммарная деформация составляет 150 - 200%, последующую термообработку при температуре 565 - 580°С и охлаждение в воду. После такой обработки структура практически полностью рекристаллизована, средний размер зерен составляет 1 - 3 мкм. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении изделий, эксплуатирующихся в агрессивных, коррозионных средах при высоких нагрузках.

Известен способ термической обработки стали ферритного класса, заключающийся в нагреве заготовки до температуры 980-1000^оС, охлаждении с печью до 700-750^оС, выдержке в течение 2,0-2,2 ч и охлаждении на воздухе. Способ обеспечивает получение следующих механических свойств: σ_в =490-530 МПа; δ = 38-41%.

Наиболее близким техническим решением является способ термомеханической обработки (ТМО) стали ферритного класса, включающий горячую деформацию в интервале температур 0,3-0,5 Т_пл (350-600^оС), деформацию и закалку от температуры рекристаллизации 780^оС. Деформацию ведут прокаткой с обжатием 60-70% . Установлено, что при комнатной температуре механические свойства хромистой стали удовлетворяют следующим требованиям: σ_в=500-540 МПа; δ = 35-40% ; относительное сжатие 75-80%. Значение предела текучести и относительного сужения не указывается. Недостатком способа является незначительное повышение прочности.

Цель изобретения - повышение прочности при достаточной пластичности материала.

Предложенный способ ТМО сталей ферритного класса включает отжиг заготовки в интервале температур обратимой отпускной хрупкости 475^оС в течение 1,5-2 ч; деформацию ковкой при повышении температуры деформации от 0,39-0,40 Т_пл (450-500^оС) до 0,51-0,52 Т_пл (640-650^оС), при этом суммарная деформация составляет 150-200% ; последующую термообработку при температуре 0,47-0,48 Т_пл (565-580^оС) и охлаждение в воду. В результате такой обработки структура практически полностью рекристаллизована, средний размер зерен d составляет 1-3 мкм. В качестве материала используют сталь 13Х25Т стандартного химического состава и другие ферритные стали с содержанием хрома 20-40%.

Деформацию можно производить на гидропрессах усилием 100-1600 т.с., позволяющих деформировать материал заданного объема на необходимую степень и снабженных изотермическим штамповым блоком. Для отжига можно использовать печи сопротивления KS=320/14, KS=400/10, KS=1300/60 и т.д.

Деформировать начинают в торец заготовки, далее деформация производится кантовкой по трем направлениям. Скорость деформации предпочтительнее выбирать в интервале 10^-3-10^-2 с^-1.

Суммарная степень подсчитывается как сумма степеней деформации при каждой осадке, которые в свою очередь определяются как отношение расстояния между рабочими поверхностями бойков при их соприкосновении с заготовкой к величине обжатия.

Механические свойства были проверены по ГОСТ 1497-84: σ_в=600-650 МПа, σ_0,2=450-500 МПа, δ =33-35%, Ψ =450-500%.

Способ осуществляли следующим образом: сталь 13Х25Т стандартного химического состава обрабатывали по режимам, указанным в примере.

П р и м е р 1. Заготовку размером 20 х х 20 х 40 мм с исходным размером зерен = 50 мкм=50 мкм установили в пресс EU-100, снабженный бойками с плоской рабочей поверхностью и изотермическим штамповым блоком, подогретым до температуры 475^оС ± 15^оС и выдерживали 90 мин. После этого начали повышать температуру и одновременно деформировать в торец заготовки на конечную высоту 20 мм. Повышение температуры постоянно контролировали при помощи КСП. Далее деформировали с кантовкой на 90^о. Завершили ковку при достижении температуры 640-650^оС, конечные размеры заготовки 12 х 19 х 70 мм. Затем заготовку перенесли в печь KS=400/10 и при температуре 610 ± 5^оС отжигали 4,5 ч.

По этой технологии были обработаны другие заготовки, из которых были сделаны образцы и проведены испытания, результаты которых приведены в таблице.

Аналогично примеру 1 были проведены обработки с изменением режимов, а также других сталей с разным содержанием хрома.

Формула изобретения

СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ ФЕРРИТНОГО КЛАССА, включающий горячую деформацию, отжиг, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности при достаточной пластичности материала, перед деформацией осуществляют нагрев заготовки до температуры отпускной хрупкости, деформируют ковкой при повышении температуры деформации от (0,39 - 0,48) T_пл до (0,5 - 0,52) T_пл с суммарной степенью деформации 150 - 200%, а отжиг ведут при (0,47 - 0,48) T_пл.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2