Способ термомеханической обработки низколегированной стали

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к области термомеханической обработки низколегированных сталей, и может быть использовано для изготовления ответственных элементов конструкций, крепежных изделий различного назначения. Для повышения твердости, прочности, вязкости разрушения, обрабатываемости стали и получения стали с мелкозернистой структурой заготовку из стали 9ХС подвергают ковке и закалке с температур ковки, затем нагревают под деформацию до Ac1 - (5-15)ºC со скоростью от 80 до 100 град/мин, выдерживают при этой температуре от 2 до 2,5 ч и проводят деформацию со степенью от 30 до 60%, после деформации нагревают под закалку до Ac1 + (40-50)ºC и охлаждают в масло. 1 табл.

 

Изобретение относится к металлургам, преимущественно к области термомеханической обработки низколегированных сталей, и может быть использовано для изготовления ответственных элементов конструкций, крепежных изделий различного назначения.

В настоящее время известны многочисленные способы получения мелкозернистой структуры стали.

Широко известен способ обработки (RU 2443786 С1, опублик. 27.02.2012) низкоуглеродистых сталей, включающий равноканальное угловое прессование при пересечении каналов под углом 90° с постоянным поворотом вокруг оси в одну сторону, отличающийся тем, что равноканальному угловому прессованию подвергают низкоуглеродистую сталь с бейнитной структурой, а равноканальное угловое прессование проводят при температуре 300-400°С с истинной степенью деформации 2-4, после чего формируют зеренную структуру путем проведения отжига при температуре 400-600°С.

Сущность изобретения заключается в следующем. Исходная бейнитная структура, полученная закалкой низкоуглеродистой стали с высоких температур аустенитизации, имеет равномерное распределение дисперсных карбидов, высокую дисперсность продуктов превращения и плотность дислокации, вследствие чего обладает достаточно высокой механической прочностью.

Проведение РКУ-прессования заготовки из низкоуглеродистой стали с бейнитной структурой по маршруту Вс (с постоянным поворотом вокруг оси в одну сторону под угол 90°) при температуре 300-400°С с истинной степенью деформации 2-4 приводит к значительному изменению структурных элементов, преобразованию малоугловых границ зерен в большеугловые, к формированию частично субмикрокристаллической структуры.

Недостатком данного способа обработки является его технологическая сложность и, как следствие, ограничение сортамента полученных изделий.

Известен способ обработки сталей аустенитно-мартенситного класса. Сущность прототипа заключается в нагреве заготовки из стали 07X16H6 до температуры 1180°С с последующей выдержкой в течение 1,5 часа, деформации ковкой или штамповкой в интервале температур 1180-900°С с охлаждением на воздухе. Поковку нагревают до температуры 1050°С, выдерживают в течение 5-10 мин, закаливают, затем подвергают деформации при температуре 675°С с последующим отпуском при температуре 700°С в течение 2 часов (RU №2034048, опублик. 30.04.1995). Данный способ обработки рекомендован для производства различных деталей сепараторов в молочной промышленности.

Недостатком данного способа обработки является то, что стальную заготовку нагревают до температуры выше 1100°С, что приводит к росту аустенитного зерна, как следствие, формируется неоднородная структура и падает пластичность стали. Последующую деформационную обработку стальных заготовок проводят при повышенных температурах, что создает напряженный режим работы оборудования и снижает экономическую эффективность данного способа.

Известен способ Бернштейна М.Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов, т.2, с. 1069. - М.: Металлургия, 1968 г., где исходным состоянием стали является отожженное состояние, структурно представляющее ферритокарбидную смесь. В таком состоянии сталь подвергается холодной пластической деформации и последующему длительному предрекристаллизационному отжигу для полигонизации при температуре несколько ниже температуры рекристаллизации, с последующим охлаждением до комнатной температуры. После этого сталь подвергается скоростному электронагреву (65 град/с) с целью осуществления передачи блочной субструктуры, образующейся в результате процесса полигонизации, при выдержке ниже рекристаллизационных температур, аустениту при нагреве под закалку.

Субструктура, образующаяся при предрекристаллизационном отжиге, весьма неустойчива, и чтобы передать ее аустениту при нагреве под закалку, необходимо применять большую скорость нагрева. Это представляет значительную технологическую сложность. К недостаткам известного способа можно также отнести трудность избежать при выдержке частичной рекристаллизации, длительность отжига и невысокий эффект обработки в повышении механических свойств обрабатываемой стали.

Наиболее близким решением к предложенному изобретению является способ термомеханической обработки низколегированной стали (SU 1101457, опублик. 07.07.1984), включающий нагрев, деформацию, охлаждение, закалку с последующим отпуском.

Недостатком данного способа является сложность осуществления способа, за счет применения обработки, заключающейся в подстуживании, обработанная сталь имеет недостаточные прочностные свойства.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является разработка нового способа деформационно-термической обработки низколегированных сталей для повышения их прочностных свойств за счет формирования субмикрокристаллической структуры. Целью изобретения является повышение твердости, прочности, вязкости разрушения и обрабатываемости стали.

Технический результат достигается за счет нагрева заготовок со скоростью 80-100 град/мин до субкритических температур Ac1 - 5-15°С, выдерживают при этих температурах 2-2,5 ч и прокатывают со степенью деформации 30-60%. После деформации заготовки нагревают до температур Ac1 + 40-50°С, закаливают в масле и отпускают при 200-300°С в течение 2 ч. Для повышения обрабатываемости при механической обработке за счет уменьшения твердости заготовки охлаждают с температур деформации на воздухе и подвергают механической обработке. Готовые изделия греют до температур Ac1 + 40-50°С, закаливают в масле и при температуре в течение 2 ч. Применение способа позволяет значительно повысить механические свойства стали и уменьшить трудоемкость изготовления из нее изделий.

Способ заключается в том, что отливку из стали куют и закаливают с температуры ковки в масле. Затем заготовка нагревается до субкритических температур (Ac1 - 5-15°С), выдерживается при этих температурах и подвергается пластической деформации со степенью обжатия 30-60%. Затем следует стандартная термическая обработка, включающая в себя закалку и отпуск при температурах 180-200°С. Способ позволяет получить стали с мелкозернистой структурой и высоким уровнем прочностных характеристик.

В результате обработки по предлагаемому способу наблюдается уменьшение размера зерна в стали после обработки до 2-5 мкм, повышение значений ударной вязкости по сравнению с аналогичными сталями после стандартной обработки, уменьшение склонности сталей к проявлению эффекта обратимой отпускной хрупкости. Это позволит расширить область применения сталей и снизить материалоемкость изделий из них. Также наблюдается снижение температуры вязко-хрупкого перехода в область отрицательных температур, что позволит использовать изделия в условиях севера.

Пример

Отливку из стали 9ХС обрабатывают по предложенному способу.

Свойства стали, обработанной согласно известному и предложенному способам, представлены в табл. 1, из которых следует, что применение способа позволяет значительно повысить эксплуатационные свойства стали и уменьшить трудоемкость изготовления из нее изделий.

Способ термомеханической обработки низколегированной стали, включающий нагрев стали, деформацию, охлаждение, нагрев под закалку, охлаждение и отпуск, отличающийся тем, что перед деформацией сталь подвергают ковке и закалке с температуры ковки, при этом нагрев под деформацию ведут до Ac1 - (5-15)ºС со скоростью от 80 до 100 град/мин и выдержкой при этой температуре от 2 до 2,5 ч, деформацию осуществляют со степенью от 30 до 60%, а нагрев под закалку ведут до температур Ac1 +(40-50)ºС с охлаждением в масло.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для термической обработки режущего инструмента, например протяжек небольшого диаметра, метчиков и других мелких инструментов.
Изобретение относится к области металлообработки и может найти применение в машиностроении. Техническим результатом изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик оправок за счет значительного повышения их жёсткостных и демпфирующих параметров.

Изобретение относится к инструментальному производству, а именно изготовлению металлорежущего инструмента с применением наплавки. Способ изготовления наплавленного режущего инструмента включает механическую и термическую обработку корпуса, наплавку быстрорежущей сталью рабочего слоя, его поверхностное пластическое деформирование и высокотемпературный отпуск.
Изобретение относится к области термической обработки быстрорежущих сталей и может быть использовано преимущественно для термической обработки длинномерного инструмента и инструмента сплошной формы.
Изобретение относится к области машиностроения. Техническим результатом изобретения является обеспечение характеристик пластичности, вязкости, прочности материала литых штампов после упрочняющей термической обработки не ниже соответствующих характеристик инструмента, изготовленного из кованых заготовок.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для термической обработки штампов из полутеплостойких и теплостойких сталей повышенной вязкости, к примеру 5ХНМ и 4Х5МФС, а также пресс-форм из стали 4Х5МФС.
Изобретение относится к области машиностроения и металлургии. Для повышения твердости и увеличения глубины прокаливаемости осуществляют предварительную обработку путем нагрева изделия выше критической точки стали, из которой изготовлено это изделие, выдержки и последующего охлаждения на воздухе, причем в процессе охлаждения к изделию прикладывают ударно-импульсные колебания с частотой нанесения ударов от 30 до 10000 герц, а затем проводят закалку.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке лазером при изготовлении и ремонте различных машин и механизмов. Для повышения физико-механических свойств инструментальных и конструкционных материалов осуществляют лазерную обработку изделий с использованием лазера импульсного действия при полезной энергии импульса 60-500 Дж, плотности мощности импульса 1,2·1010-4,3·1011 Вт/м2, длине волны 1,064·10-6 м, продолжительности импульса 0,8·10-3 с, диаметре луча 1,2·10-3-2,5·10-3 м и расстоянии от места облучения до упрочняемой поверхности 12-30 мм.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к инструментальному производству, для упрочнения режущего инструмента с напаянной твердосплавной пластиной.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стали, используемой для изготовления деталей режущих инструментов. Сталь содержит, в мас.%: от 0,28 до 0,5 С, от 0,10 до 1,5 Si, от 1,0 до 2,0 Mn, максимум 0,2 S, от 1,5 до 4 Cr, от 3,0 до 5 Ni, от 0,7 до 1,0 Mo, от 0,6 до 1,0 V, от следовых количеств до общего максимального содержания 0,4% мас.

Изобретение относится к способам термосиловой обработки маложестких осесимметричных деталей типа «вал». Для повышения качества деталей осуществляют статическое силовое воздействие на вал в процессе полного цикла термообработки, который разделяют на подциклы, при этом один конец вала закрепляют жестко, а второй конец - с возможностью перемещения, в течение каждого из подциклов прикладывают силовое воздействие ко всему валу, производят нагрев вала в пределах участка, затем осуществляют закручивание в одну сторону данного участка с последующим его охлаждением, затем цикл повторяют для другого участка с его закручиванием в другую сторону за пределом действия закона упругости.

Изобретение относится к инструментальному производству, а именно изготовлению металлорежущего инструмента с применением наплавки. Способ изготовления наплавленного режущего инструмента включает механическую и термическую обработку корпуса, наплавку быстрорежущей сталью рабочего слоя, его поверхностное пластическое деформирование и высокотемпературный отпуск.

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения и может найти применение при изготовлении закаленных тонколистовых деталей. Способ включает установку заготовки в полость штампа, электронагрев её в штампе и одновременное с нагревом растяжение изделия, последующее охлаждение в штампе, при этом растяжение осуществляют до напряжений, превышающих предел текучести материала изделия.

Изобретение относится к области металлургии конструкционных сталей и сплавов, а именно к термомеханической обработке аустенитных коррозионно-стойких хромоникелевых сталей.
Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано в производстве пружин из закаливаемых марок стали. Для повышения качества пружин и снижения энергозатрат осуществляют скоростной нагрев прутка до температуры выше точки Ac3 фазовых превращений, пластическую деформацию прутка винтовым обжатием с закручиванием в направлении сжатия витка пружины, немедленную горячую навивку пружины при температуре выше Ac3 с немедленной повитковой закалкой и отпуск с обеспечением анизотропно ориентированной структуры стали.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальному рельсу, применяемому при железнодорожной перевозке грузов. Рельс выполнен из стали, содержащей в мас.%: от более чем 0,85 до 1,20 С, от 0,05 до 2,00 Si, от 0,05 до 0,50 Mn, от 0,05 до 0,60 Cr, Р ≤ 0,0150, Fe и неизбежные примеси - остальное.

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств металлов и может найти применение при расчете элементов конструкций и деталей машин. Сущность: осуществляют деформационное старение образца, приложение статической нагрузки без изменения знака нагружающей силы и знака деформации до полного прохождения пластических деформаций на площадке текучести с выходом в зону упрочнения, нагрев и выдержку при заданном температурном режиме.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления внутренних оболочек теплообменников, а именно блока сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя.
Изобретение относится к области металлургического и термического производства, а именно к обработке стали с получением структуры естественного феррито-мартенситного композита - структура, включающая пластичную ферритную матрицу и дискретные твердые волокна - слои мартенсита, и может быть использовано для получения материала, используемого для броневой защиты воинского персонала, БТР, БМП, блокпостов, от поражения при стрельбе из стрелкового оружия и гранатометов.
Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к обработке лент из аморфно-нанокристаллических сплавов, и может быть использовано, например, при изготовлении деталей в электронике и приборостроении.

Изобретение относится к области термомеханической обработки и может быть использовано для изготовления ответственных элементов конструкций, крепежных изделий различного назначения. Для повышения комплекса механических свойств конструкционных сталей с устранением склонности их к обратной отпускной хрупкости и достижения высоких механических и эксплуатационных свойств заготовку из стали 35ХГСФ подвергают холодной пластической деформации со степенями обжатия 10-30%, затем её нагревают до субкритических температур Ac1 - (5÷5)°C со скоростью 5÷20 град/мин и выдержкой при этих температурах 1,5÷3 часа. Далее с субкритической температуры производят нагрев заготовки под закалку до температуры Ac3+(30÷40)°C, закаливают в масло и подвергают отпуску при 500÷550°C. 1 табл.
Наверх