Способ деформационно-термической обработки аустенитных коррозионностойких сталей

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханической обработке аустенитных коррозионно-стойких сталей. Для повышения прочностных свойств стали при температурах деформации ниже температуры рекристаллизации с сохранением однородной аустенитной структуры предварительно заготовку подвергают гомогенизационнму отжигу с последующим охлаждением со скоростью, обеспечивающей сохранение пересыщенного раствора легирующих элементов в аустените, а затем проводят интенсивную пластическую деформацию кручением под высоким гидростатическим давлением в два этапа. По первому варианту на первом этапе проводят теплую интенсивную пластическую деформацию с постепенным понижением температуры от 723 К до 573 К с истинной степенью деформации от 4,5 до 7,5, а на втором этапе - холодную пластическую деформацию при температуре до 293 К с истинной степенью деформации 2,25 и выше. По второму варианту на первом этапе проводят холодную интенсивную пластическую деформацию кручением при температуре до 293 К с истинной степенью деформации не менее 3,5, а на втором этапе - теплую пластическую деформацию при 723 К с истинной степенью деформации более 3,5. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области металлургии конструкционных сталей и сплавов, а именно к термомеханической обработке (ТМО) аустенитных коррозионно-стойких сталей, и может быть использовано во многих отраслях промышленности.

Известен способ деформационно-термической обработки аустенитных нержавеющих сталей, включающий пластическую деформацию путем горячей прокатки и термическую обработку. Горячую прокатку проводят в интервале температур 973-1173 К до истинной степени деформации от 1 до 2, последующую термическую обработку осуществляют путем отжига в интервале температур 1323-1373 К и с временем выдержки в течение от 10 до 30 мин, затем проводят холодную прокатку при комнатной температуре до истинной степени деформации от более 3,5 до 4 с последующим отжигом в интервале температур 773-973 К с длительностью от 30 мин до 2 ч (патент RU 2482197, МПК C21D 6/00, C21D 8/00, опубл. 20.05.2013).

Известен способ термомеханической обработки коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, включающий пластическую деформацию заготовки стали путем прокатки. Предварительно осуществляют гомогенизационный отжиг заготовки стали в интервале температур 1273-1373 К в течение 30 минут и охлаждение в воде, а прокатку проводят в два этапа, при этом на первом этапе прокатку проводят в интервале температур 673-973 К до истинной степени деформации от 0,5 до 1, затем осуществляют отжиг в интервале температур 673-873 К с выдержкой от 1 до 2 часов и последующим охлаждением на воздухе, а на втором этапе прокатку проводят в интервале температур 673-773 К до истинной степени деформации более 2 с последующим охлаждением на воздухе (патент RU 2525006, МПК C21D 6/00, C21D 8/00, опубл. 10.08.2014). Известный способ принят за прототип.

Недостаток прототипа - пластическую деформацию осуществляют прокаткой (роллингом), в результате чего структура стали недостаточно проработана и прочностные характеристики невысоки.

Задачей изобретения является разработка способа термомеханической обработки аустенитных коррозионно-стойких сталей, позволяющего повысить их прочностные свойства при температурах деформации ниже температуры рекристаллизации с сохранением однородной аустенитной структуры.

Технический результат изобретения - увеличение степени наклепа стали (повышение прочностных свойств аустенитной стали за счет изменения структуры и фазового состава в процессе пластической деформации).

Задача решается, а технический результат достигается способом деформационно-термической обработки аустенитных коррозионно-стойких сталей, который осуществляют по двум вариантам.

По первому варианту способ деформационно-термической обработки аустенитных коррозионно-стойких сталей включает предварительный гомогенизационный отжиг заготовки с последующим охлаждением со скоростью, обеспечивающей сохранение пересыщенного раствора легирующих элементов в аустените, и пластическую деформацию заготовки в два этапа. В отличие от прототипа осуществляют интенсивную пластическую деформацию кручением под высоким гидростатическим давлением, причем на первом этапе проводят теплую интенсивную пластическую деформацию с постепенным понижением температуры от 723К до 573К с достижением истинной степени деформации от 4,5 до 7,5, а на втором этапе осуществляют холодную интенсивную пластическую деформацию при температуре до 293К с достижением истинной степени деформации 2,25 и выше.

По второму варианту способ деформационно-термической обработки аустенитных коррозионно-стойких сталей включает предварительный гомогенизационный отжиг заготовки с последующим охлаждением со скоростью, обеспечивающей сохранение пересыщенного раствора легирующих элементов в аустените, и пластическую деформацию заготовки в два этапа. В отличие от прототипа осуществляют интенсивную пластическую деформацию кручением под высоким гидростатическим давлением, причем на первом этапе проводят холодную интенсивную пластическую деформацию при температуре до 293К с достижением истинной степени деформации не менее 3,5, а на втором этапе осуществляют теплую интенсивную пластическую деформацию при 723К с достижением истинной степени деформации более 3,5.

Технический результат достигается следующим образом.

При использовании интенсивной пластической деформации (ИПД) кручением под высоким гидростатическим давлением исходная структура с высокой степенью однородности подвергается интенсивному измельчению за счет реализации основных механизмов пластической деформации - дислокационного скольжения и двойникования. Благодаря использованию ИПД удается накопить большие степени деформации при сохранении целостности образца. Измельчение структуры в свою очередь, согласно известному закону Холла-Петча, приводит к повышению прочности. Вклад в прочность также вносит механизм дисперсионного упрочнения, реализующийся через выделение из пересыщенного твердого раствора мелкодисперсных фаз, инициированное интенсивной пластической деформацией и температурным воздействием (деформационным разогревом).

Предлагаемый способ термомеханической обработки позволяет получить однородную мелкозернистую структуру и развитую дислокационную субструктуру в аустенитной коррозионно-стойкой стали при температурах ниже температуры рекристаллизации, которые отвечают условиям менее затратной холодной и теплой деформации, более эффективной для создания высокой степени наклепа (упрочнения), и не требует применения специального охлаждающего оборудования для заготовки и инструмента.

Сущность изобретения поясняют примеры конкретного выполнения.

Пример 1 (вариант 1)

В качестве исходной заготовки был использован пруток стали 08Х18Н10Т диаметром 20 мм. Предварительно заготовка была подвергнута гомогенизационному отжигу при температуре 1050°С в течение часа и последующему охлаждению на воздухе (скорость охлаждения ~3°/сек). В результате была сформирована аустенитная структура, представляющая собой пересыщенный твердый раствор, со средним размером аустенитных зерен 25 мкм. Интенсивную пластическую деформацию проводили методом кручения при давлении 6 ГПа в два этапа:

1. На первом этапе проводили деформацию с постепенным понижением температуры с Т=723 К до Т=573 К. Суммарная степень деформации составила 4,5.

2. На втором этапе температура деформации составила Т=293 К со степенью деформации 2,25.

Пример 2 (вариант 2)

В качестве исходной заготовки был использован пруток стали 08Х18Н10Т диаметром 20 мм. Предварительно заготовка была подвергнута гомогенизационному отжигу при температуре 1050°С в течение часа и последующим охлаждением на воздухе (скорость охлаждения ~3°сек). В результате была сформирована аустенитная структура со средним размером аустенитных зерен 25 мкм. Интенсивную пластическую деформацию методом кручения при давлении 6 ГПа проводили в два этапа:

1. На первом этапе температура деформации составила Т=293 К, степень деформации 3,7.

2. На втором этапе деформация была проведена при Т=723 К, степень деформации 3,7.

В обоих вариантах была сформирована ультрамелкозернистая микроструктура с размером зерен от 60-125 нм, а рентгено-структурный анализ выявил наличие аустенитной фазы. Полученная микроструктура определила высокий уровень механических свойств коррозионно-стойкой аустенитной стали (См. таблицу).

Таким образом, предложенный способ деформационно-термической обработки аустенитных коррозионно-стойких сталей позволяет повысить их прочностные свойства при температурах деформации ниже температуры рекристаллизации с сохранением однородной аустенитной структуры.

1. Способ деформационно-термической обработки аустенитной коррозионно-стойкой стали, включающий предварительный гомогенизационный отжиг заготовки стали с последующим охлаждением со скоростью, обеспечивающей сохранение пересыщенного раствора легирующих элементов в аустените, и пластическую деформацию заготовки в два этапа, отличающийся тем, что осуществляют интенсивную пластическую деформацию кручением под высоким гидростатическим давлением, причем на первом этапе проводят теплую интенсивную пластическую деформацию с постепенным понижением температуры от 723К до 573К с истинной степенью деформации от 4,5 до 7,5, а на втором этапе осуществляют холодную интенсивную пластическую деформацию при температуре до 293К с истинной степенью деформации 2,25 и выше.

2. Способ деформационно-термической обработки аустенитной коррозионно-стойкой стали, включающий предварительный гомогенизационный отжиг заготовки стали с последующим охлаждением со скоростью, обеспечивающей сохранение пересыщенного раствора легирующих элементов в аустените, и пластическую деформацию заготовки в два этапа, отличающийся тем, что осуществляют интенсивную пластическую деформацию кручением под высоким гидростатическим давлением, причем на первом этапе проводят холодную интенсивную пластическую деформацию при температуре до 293 К с истинной степенью деформации не менее 3,5, а на втором этапе осуществляют теплую интенсивную пластическую деформацию при 723 К с истинной степенью деформации более 3,5.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству рельсов из перлитной стали. Сталь имеет химический состав, содержащий, в мас.%: С 0,71-0,82, Si 0,25-0,45, Mn 0,75-1,05, V 0,03-0,15, Р≤0,030, S≤0,035, Al≤0,040, Fe и неизбежные примеси – остальное.

Изобретение относится к области термомеханической обработки стального листа путем резания. Для предотвращения замедленного разрушения на поверхности среза листа и получения точности размера при изготовлении изделия из листа способ горячей режущей обработки с измельчением зерен поверхностного слоя включает стадии, в которых: нагревают и выдерживают стальной лист в диапазоне температур от Ас3 до 1400°С для получения аустенитной структуры стального листа, затем проводят режущую обработку стального листа при размещении стального листа на матрице и закаливают быстрым охлаждением подвергнутого режущей обработке стального листа, причем начальную температуру режущей обработки регулируют в диапазоне от Ar3 + 30°С до Ar3 + 140°С.

Изобретение относится к устройствам для термосиловой обработки маложестких осесимметричных деталей типа «вал». Технический результат - совершенствование конструкции устройства для термосиловой обработки, обеспечивающее повышение качества термосиловой обработки.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке заготовок из низколегированных сталей, предназначенных для эксплуатации в арктических условиях.

Изобретение может быть использовано для упрочняющей обработки наплавленной быстрорежущей стали при изготовлении биметаллического инструмента. После механической и термической обработки заготовки корпуса инструмента осуществляют дуговую наплавку при токе от 50 до 56 А и напряжении дуги от 5 до 6 В с управлением процессом переноса электродного металла в дуге посредством импульсной подачи проволоки и синхронизированного с ней импульсного режима тока и образованием наплавленного слоя толщиной от 1 до 2 мм.

Изобретение относится к области металлургии. Для получения однородной ультромелкозернистой феррито-перлитной структуры с высоким комплексом механических свойств при сокращении времени обработки и энергозатрат способ включает нагрев заготовки со скоростью от 0,01 до 50°С/с до температур Ас3±15°С, единичную деформацию со степенью 40-50% или две деформации по 20-30% с междеформационной паузой не более 5 с при температуре Ас3±15°С и скоростью деформации 0,1-50 с-1, охлаждение.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении прутка из труднодеформируемого сплава на основе хрома. Для повышения качества прутка, снижения шероховатости поверхности и измельчения структуры получают слиток из сплава, содержащего, мас.%: Ni 31-35, Ti 0,05-0,3, V 0,1-0,4; W 1-3, примеси - не более: О 0,08, N 0,04, Si 0,1, Al 0,06, Fe 0,5, Σ(Al+Si) - 0,2, Cr - остальное, слиток подвергают гомогенизирующему отжигу путем нагрева до температуры 1100-1200°С в вакуумной печи при давлении 0,1-1,0 Па, выдержке и охлаждению до температуры цеха.

Изобретение относится к устройствам для термосиловой обработки маложестких осесимметричных деталей типа «вал». Устройство содержит стапель и соединенный со стапелем резьбовой механизм фиксации обрабатываемой детали в виде двух опорных крышек с отверстиями, в которых установлены цилиндрические тяги с резьбой.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке аустенитных высокомарганцевых сталей с TWIP-эффектом, и может быть применено в автомобилестроении для производства несущих конструкций автомобиля.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению молотка для шредерной установки, и может быть использовано преимущественно в технологических процессах для измельчения металлолома марок 3АН и 5АТ.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству рельсов из перлитной стали. Сталь имеет химический состав, содержащий, в мас.%: С 0,71-0,82, Si 0,25-0,45, Mn 0,75-1,05, V 0,03-0,15, Р≤0,030, S≤0,035, Al≤0,040, Fe и неизбежные примеси – остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листов из высокомарганцевой стали, используемых в областях, требующих хорошей способности к холодной формовке, в частности в автомобилестроении.

Изобретение относится к области металлургии и может быть применено для изготовления элементов конструкций различного назначения, включая объекты инфраструктуры, транспорт и судостроение, рассчитанные для применения в условиях Крайнего Севера.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению полосы из магнитомягкого сплава. Способ изготовления полосы из магнитомягкого сплава толщиной менее 0,6 мм, пригодной для механической резки, включает холодную прокатку полосы, полученной горячей прокаткой полуфабриката, затем полосу подвергают непрерывному отжигу пропусканием через печь непрерывного действия при температуре в пределах от температуры перехода упорядочения/разупорядочения сплава до температуры начала ферритно-аустенитного превращения сплава, причем скорость движения полосы устанавливают таким образом, чтобы время выдержки полосы в печи непрерывного действия при температуре отжига составляло меньше 10 минут.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к износоустойчивой толстолистовой стали. Сталь имеет химическую композицию, содержащую, мас.%: С: от 0,10 до менее 0,20, Si: от 0,05 до 0,5, Mn: от 0,5 до 1,5, Cr: от 0,05 до 1,20, Nb: от 0,01 до 0,08, В: от 0,0005 до 0,003, Al: от 0,01 до 0,08, N: от 0,0005 до 0,008, Р: не более 0,05, S: не более 0,005, О: не более 0,008, остальное Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к толстому листу из износостойкой стали. Сталь содержит, мас.%: С: от 0,20 до 0,30, Si: 0,05 до 0,5, Mn: от 0,5 до 1,5, Cr: от 0,05 до 1,20, Nb: от 0,01 до 0,08, В: от 0,0005 до 0,003, Al: от 0,01 до 0,08, N: от 0,0005 до 0,008, Р: не более 0,05, S: не более 0,005 и О: не более 0,008, остальное Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления деталей, работающих при высоких температурах. Для повышения сопротивления ползучести и увеличения длительной прочности при 900-1100°C за счет повышения сопротивления зернограничному проскальзыванию сплав на основе хрома содержит, мас.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке аустенитных высокомарганцевых сталей с TWIP-эффектом, и может быть применено в автомобилестроении для производства несущих конструкций автомобиля.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству горячекатаной стали, предназначенной для применения в сооружениях и конструкциях различного назначения в Арктике и Антарктике.

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению чугунной дроби. Стальную стружку смешивают с графитом, смесь размещают в отверстиях фильеры и нагревают в печи до температуры 1150-1200°С, обеспечивают науглероживание стали с превращением ее в чугун, расплавляют чугун, а затем проводят охлаждение его в воде с получением дроби.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения прочностных свойств стали при сохранении пластичности за счет получения структуры с высокой плотностью пакетов микродвойников деформации и субмикро- и наноразмерными фрагментами стабильную аустенитную сталь 02Х17Н14М3 подвергают закалке на аустенит, затем прокатке с охлаждением в жидком азоте при -196 oС в несколько проходов для формирования микродвойниковых структур и последующей деформации в температурном интервале 20 – 700 °С за несколько проходов с обеспечением распространения полос локализации деформации в микродвойниковой структуре и субструктурного упрочнения высокой плотностью дислокаций. После деформации осуществляют заключительный отжиг в интервале 600–800 °С длительностью от 200 с до 1ч. 3 ил., 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханической обработке аустенитных коррозионно-стойких сталей. Для повышения прочностных свойств стали при температурах деформации ниже температуры рекристаллизации с сохранением однородной аустенитной структуры предварительно заготовку подвергают гомогенизационнму отжигу с последующим охлаждением со скоростью, обеспечивающей сохранение пересыщенного раствора легирующих элементов в аустените, а затем проводят интенсивную пластическую деформацию кручением под высоким гидростатическим давлением в два этапа. По первому варианту на первом этапе проводят теплую интенсивную пластическую деформацию с постепенным понижением температуры от 723 К до 573 К с истинной степенью деформации от 4,5 до 7,5, а на втором этапе - холодную пластическую деформацию при температуре до 293 К с истинной степенью деформации 2,25 и выше. По второму варианту на первом этапе проводят холодную интенсивную пластическую деформацию кручением при температуре до 293 К с истинной степенью деформации не менее 3,5, а на втором этапе - теплую пластическую деформацию при 723 К с истинной степенью деформации более 3,5. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

Наверх