Способ обработки метастабильных аустенитных сталей методом интенсивной пластической деформации

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано, в частности, для изготовления изделий и конструкций для химической промышленности, в энергетике и т.д. Способ обработки аустенитных сталей в метастабильном состоянии включает ступенчатую интенсивную пластическую деформацию с понижением температуры проведения каждой последующей ступени, при этом ступенчатую пластическую деформацию проводят с понижением температуры в интервале 450-20°C с суммарной истинной степенью деформации 6-8 до получения полностью аустенитной нанокристаллической структуры. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных характеристик и коррозионной стойкости метастабильных аустенитных сталей при сохранении достаточного уровня пластичности. 1 пр.

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке метастабильных аустенитных сталей путем интенсивной пластической деформации, и может быть использовано в различных отраслях техники, в частности для изготовления изделий и конструкций для химической промышленности, в энергетике и т.д.

Применение метастабильных аустенитных сталей в настоящее время ограничивается сложностью деформационно-термического упрочнения. Высокий комплекс прочностных и пластических свойств достигается путем сложных обработок. Для высоких степеней деформации при низких температурах требуются мощные деформирующие устройства. Поэтому поиск новых способов обработки метастабильных аустенитных сталей является в настоящее время весьма актуальной проблемой.

Известен «Способ получения заготовок сталей аустенитного класса с нанокристаллической структурой» (РФ 2488637 C1, C21D 8/00, 27.07.2013), в котором предложена обработка метастабильных аустенитных сталей типа 08X18H10 для получения нанокристаллической структуры, включающий интенсивную пластическую деформацию (ИПД) многократной ковкой с изменением оси ориентации при температуре 500-650°C с суммарной истинной степенью деформации не менее 3 и последующий отжиг при температуре выше изотермической ковки. Методы ИПД основаны на создании в материалах высокой плотности дефектов кристаллического строения, в результате чего сталь, полученная при подобной обработке, характеризуется высокой прочностью, но обладает низкой коррозионной стойкостью и усталостной прочностью из-за частично образующегося в результате деформации мартенсита.

Наиболее близким к предложенному является «Способ получения заготовок сталей аустенитного класса» (РФ 2468093 C1, C21D 8/00, 27.11.2012), в котором способ изготовления заготовок из метастабильных аустенитных сталей типа 08Х18Н10Т включает интенсивную пластическую деформацию методом многократной ковки с последовательным изменением оси ориентации с понижением температуры деформации на 80-150 К, причем первую осадку проводят при температуре 1224-1323 К, а две последние - при температуре 873-923 К с последующим отжигом при температуре выше температуры двух последних осадок. Несмотря на то что полученный сплав имеет достаточно однородную нанокристаллическую структуру, прочностные и коррозионно-стойкие характеристики сплава недостаточно высокие вследствие присутствия в структуре сплава некоторого количества мартенсита.

Задачей изобретения является разработка способа обработки метастабильной аустенитной стали для получения нанокристаллической структуры в 100%-ном аустенитном состоянии.

Техническим результатом изобретения является повышение прочностных характеристик и коррозионной стойкости метастабильных аустенитных сталей при сохранении достаточного уровня пластичности.

Технический результат достигается тем, что в способе обработки аустенитных сталей в метастабильном состоянии, включающем ступенчатую интенсивную пластическую деформацию с понижением температуры проведения каждой последующей ступени, согласно изобретению ступенчатую пластическую деформацию проводят с понижением температуры в интервале 450-20°C с суммарной истинной степенью деформации 6-8 до получения полностью аустенитной нанокристаллической структуры.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Структура метастабильных аустенитных сталей представляет собой неустойчивый аустенит, который может претерпевать мартенситное превращение в результате обработки холодом или пластической деформации ниже мартенситной точки Мд. Свойства стали определяются соотношением количества аустенита и мартенсита в структуре. Используя одноступенчатую интенсивную пластическую деформацию при комнатной температуре можно сформировать нанокристаллическую структуру с размером зерна 60 нм, но при этом в процессе деформации образуется 74% мартенсита, что приводит к охрупчиванию материала (образцы при растяжении рвутся в упругой области). При проведении одноступенчатой интенсивной пластической деформации при температуре 450°C можно получить полностью аустенитное состояние, но размер зерна при этом составляет 125 нм, что способствует понижению предела прочности 1680 МПа (условный предел текучести 1640 МПа) при относительном удлинении 10%. Интенсивная пластическая деформация, проводимая в интервале температур 450-20°C по ступенчатому режиму с понижением температуры на каждом последующем этапе и суммарной истинной степенью деформации 6-8, понижает температуру появления мартенсита деформации, сдвигая ее в область отрицательных температур при одновременном измельчении зерна, что позволяет получить конечную структуру, содержащую 100%-ный аустенит, упрочненный за счет создания ультрамелкозернистой структуры.

Пример реализации способа

Закалку образцов стали 08Х18Н10Т осуществляли с температуры 1050±10°C в воду. Размер зерна аустенита составил 25 мкм. Деформацию кручением под высоким квазигидростатическим давлением (КВД) проводили при давлении 6 ГПа со скоростью 1 об/мин на образцах диаметром 20 мм и толщиной 1 мм по ступенчатому режиму с понижением температуры каждой последующей ступени в три этапа: Тдеф=450°C (3 оборота) → Тдеф=300°C (3 оборота) → Тдеф=20°C (4 оборота), при этом на каждом этапе происходило измельчение зерна при этих температурах: до 125 нм на первом этапе, до 85 нм на втором этапе и до 60 нм на третьем этапе. Суммарное количество оборотов равнялось 10, что соответствует истинной степени деформации на середине радиуса образцов ~7,4.

После обработки стали 08Х18Н10Т получили нанокристаллическую структуру со средним размером зерна 60 нм при комнатной температуре в полностью аустенитном состоянии (100%), поскольку последовательное уменьшение размера зерна при КВД способствовало уменьшению температуры появления мартенсита деформации и ее смещению в область отрицательных температур. Сталь после КВД имела предел прочности 1855 МПа, условный предел текучести 1820 МПа при относительном удлинении 4%.

Таким образом, предложенный способ обработки метастабильных аустенитных сталей позволяет получить нержавеющие стали с высоким уровнем прочностных свойств при достаточном уровне пластичности для их последующей обработки и использования.

Способ обработки аустенитных метастабильных сталей, включающий ступенчатую интенсивную пластическую деформацию с понижением температуры проведения каждой последующей ступени, отличающийся тем, что ступенчатую пластическую деформацию проводят с понижением температуры в интервале 450-20°С с суммарной истинной степенью деформации 6-8 с получением аустенитной нанокристаллической структуры.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к областям машиностроения. Для повышения конструкционной прочности стали способ включает ультразвуковую безабразивную обработку поверхности стали и финишное пластическое деформирование поверхности.

Изобретение относится к области спортивного оружия и может быть использовано при изготовлении клинков фехтовального оружия, в частности клинков рапир, сабель и шпаг, для повышения прочностных свойств ручки клинка и сварного шва при одновременной экономии используемой дорогостоящей стали и увеличении жесткости клинка.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано, например, для изготовления высоконагруженных деталей в машиностроении. Для получения субмикрокристаллической структуры в стали способ включает нагрев листа из стали 08Х18Н10Т до температуры 1100°С, выдержку 1 час, охлаждение в воде, обработку холодом в жидком азоте, прокатку в несколько проходов с общей логарифмической степенью деформации e=0,1-0,2 с охлаждением в жидком азоте между проходами для формирования мартенсита деформации с объемной долей 55-75%, затем теплую деформацию при 400-700°С за один, или несколько проходов со степенью логарифмической деформации е≤0,5 и отжигу, длительностью от 200 с до 1 ч в интервале температур 600-800°С с обеспечением формирования субмикрокристаллической структуры, содержащей аустенит до 95%.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу жаропрочной хромистой стали мартенситного класса, применяемой для изготовления элементов, в том числе котлов, труб паропроводов электростанций.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке высокопрочных изделий, работающих при воздействии значительных динамических и циклических нагрузок.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к регулированию химического состава стали для получения непрерывнолитой заготовки с ограничением относительного сужения.
Изобретение относится к области металлургии и может быть применено при обработке металлов давлением. Для снижения сопротивления металла деформированию и усиления релаксационных процессов на движущуюся проволочную или полосовую заготовку в области зоны деформации одновременно воздействуют СВЧ-излучением и импульсным током в продольном направлении вдоль заготовки, вызывающего электропластический эффект в металле при амплитудной плотности тока Jm примерно 103 А/мм2, длительности импульсов τ примерно 10-4 сек и частоте следования импульсов в несколько сот Гц в зависимости от скорости движения заготовки.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочных углеродсодержащих инварных сплавов. Способ обработки углеродсодержащего инварного сплава включает закалку и деформационно-термическую упрочняющую обработку.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению соединительного элемента, используемого в подъемных, крепежных, зажимных и/или связывающих средствах, выполненному из закаливаемой стали.

Изобретение относится к области термомеханической обработки. Для повышения качества обработки детали её разбивают на «n» участков длиной, равной не более восьми диаметров детали, между участками протачивают поперечные радиальные канавки на глубину, равную половине припуска на максимальный диаметр детали, подвешивают деталь вертикально на гибком элементе и фиксируют четный участок, начиная с нижнего конца с помощью захватов, которые размещают внутри проточенных поперечных канавок, осуществляют нагрев указанного участка от источника постоянного тока до температуры отпуска и деформацию растяжением с превышением предела упругости на 2-4% с помощью силовых цилиндров, затем отключают нагрев, выдерживают деталь, разгружают с постоянной нагрузкой до температуры окружающей среды, затем фиксируют следующий четный участок, пропуская нечетные участки, далее аналогично проводят фиксацию, нагрев и деформацию растяжением всех четных участков с одновременным сжатием нечетных участков детали до её верхнего конца.

Изобретение относится к областям машиностроения. Для повышения конструкционной прочности стали способ включает ультразвуковую безабразивную обработку поверхности стали и финишное пластическое деформирование поверхности.

Изобретение относится к области термической обработки заготовок из пассивного сплава на основе железа. Для повышения коррозионной стойкости осуществляют закалку на твердый раствор деформированной при низких температурах заготовки из пассивного сплава, причем способ включает первый этап растворения по меньшей мере азота в заготовке при температуре T1, которая выше температуры растворимости для карбида и/или нитрида, а также ниже точки плавления пассивного сплава, и последующий второй этап растворения азота и/или углерода в заготовке при температуре T2, которая ниже температуры, при которой в пассивном сплаве образуются карбиды и/или нитриды.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано, например, для изготовления высоконагруженных деталей в машиностроении. Для получения субмикрокристаллической структуры в стали способ включает нагрев листа из стали 08Х18Н10Т до температуры 1100°С, выдержку 1 час, охлаждение в воде, обработку холодом в жидком азоте, прокатку в несколько проходов с общей логарифмической степенью деформации e=0,1-0,2 с охлаждением в жидком азоте между проходами для формирования мартенсита деформации с объемной долей 55-75%, затем теплую деформацию при 400-700°С за один, или несколько проходов со степенью логарифмической деформации е≤0,5 и отжигу, длительностью от 200 с до 1 ч в интервале температур 600-800°С с обеспечением формирования субмикрокристаллической структуры, содержащей аустенит до 95%.
Изобретение относится к ядерным реакторам на быстрых нейтронах с тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями. Способ характеризуется тем, что определяют значение повреждающей дозы быстрых нейтронов (число сна), вызывающее недопустимое снижение пластических свойств стали.

Изобретение относится к области термической обработке и может быть использовано при обработке заготовок высоконагруженных конструкций из стали 20Х13 и 30Х13 с заданными одновременно механическими и магнитными свойствами, в частности, при производстве короткозамкнутых роторов дисковой формы для торцевых гистерезисных двигателей высокооборотных центробежных устройств.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составу светопоглощающих покрытий, используемых при термической обработке углеродистых сплавов. Светопоглощающее покрытие для изделий из углеродистого сплава содержит оксид меди и связующее - оксиэтилцеллюлозу, силикат натрия или калия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид меди 4,2-4,8, оксиэтилцеллюлоза 4,0-4,4, силикат натрия или калия 25,0-26,5, вода - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочных углеродсодержащих инварных сплавов. Способ обработки углеродсодержащего инварного сплава включает закалку и деформационно-термическую упрочняющую обработку.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения выносливости мартенситной нержавеющей стали проводят электрошлаковый переплав, затем охлаждают полученный слиток и осуществляют по меньшей мере один аустенитный термический цикл, состоящий в нагреве слитка выше температуры аустенизации с последующей стадией охлаждения.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения среднего значения усталостной прочности получают мартенситную сталь, которая имеет такое содержание других металлов, что она способна упрочняться в результате выделения интерметаллических соединений и карбидов и имеет содержание Al от 0,4 до 3 мас.%.

Изобретение относится к способу получения мартенситной стали. Для повышения механических свойств и сокращения значений их разброса в стали, содержащей другие металлы, обеспечивающие её упрочнение при выделении интерметаллических соединений и карбидов, а также Al между 0,4% и 3%, указанную сталь подвергают термической обработке, включающей нагрев стали выше температуры ее аустенизации, охлаждение стали примерно до температуры окружающей среды, помещение стали в криогенную среду при температуре Т1, причем температура Т1 является более низкой, чем температура Mf мартенситного преобразования, и выдержку стали в криогенной среде с продолжительностью, по меньшей мере равной ненулевому времени t1 выдержки от момента, когда самая горячая часть стали достигла температуры ниже, чем температура Mf мартенситного преобразования, причем температура Т1 (в ºС) и время t1 выдержки (в часах) определяется уравнением Т1=ƒ(t1), причем первая производная функции ƒ по t, ƒ'(t), является положительной, и вторая производная ƒ по t, ƒ”(t), является отрицательной.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам обработки железоникелевого сплава. Заявлен способ обработки инварного сплава на основе системы железо-никель. Способ включает нагрев до 830-850°С, охлаждение в воде, дополнительное охлаждение до температуры ниже начала γ→α превращения, нагрев до температуры начала обратного α→γ превращения, последующий нагрев до температуры конца α→γ превращения, затем нагрев со скоростью не менее 10°С/мин до температуры на 10÷100°С выше температуры конца α→γ превращения и охлаждение на воздухе. Последующий нагрев в области α→γ превращения проводят со скоростью 0,2÷3°С/мин. После охлаждения на воздухе проводят дополнительный нагрев в диапазоне температур 500-700°С и изотермическую выдержку от 15 мин до 10 ч с последующим охлаждением на воздухе. Обеспечивается понижение температуры начала мартенситного превращения Мн сплавов и расширение диапазона температур, в котором реализуются минимальный ≤3,5⋅10-6 К-1 и низкий 5÷7⋅10-6 К-1 коэффициент линейного расширения в зависимости от области применения сплава. 2 пр.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано, в частности, для изготовления изделий и конструкций для химической промышленности, в энергетике и т.д. Способ обработки аустенитных сталей в метастабильном состоянии включает ступенчатую интенсивную пластическую деформацию с понижением температуры проведения каждой последующей ступени, при этом ступенчатую пластическую деформацию проводят с понижением температуры в интервале 450-20°C с суммарной истинной степенью деформации 6-8 до получения полностью аустенитной нанокристаллической структуры. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных характеристик и коррозионной стойкости метастабильных аустенитных сталей при сохранении достаточного уровня пластичности. 1 пр.

Наверх