Способ термической обработки литых деталей из высокомарганцовистых сталей

Авторы патента:

C21D6/00 - Термообработка сплавов на основе железа

C21D1/78 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2656912:

Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ" (RU)

Изобретение относится к области термической обработки и может быть использовано при термической обработке литых деталей из высокомарганцовистых сталей, работающих в условиях интенсивного абразивного и ударного воздействия. Техническим результатом является повышение абразивной стойкости литых деталей. Технический результат достигается тем, что способ термической обработки отливки из высокомарганцовистой стали включает аустенизацию при температуре на 200-250°С ниже температуры солидус стали, выдержку в течение 3-5 часов и закалку в воде, причем после закалки в воде отливку нагревают до температуры, равной 0,35-0,45 температуры аустенизации, выдерживают в течение 4-6 часов и охлаждают на воздухе, после чего отливку снова нагревают до температуры, равной 0,75-0,80 температуры аустенизации, выдерживают в течение 4-5 часов и охлаждают в воде. 1 табл.

Изобретение относится к термической обработке сталей и может быть использовано при термической обработке литых деталей из высокомарганцовистых сталей, работающих в условиях интенсивного абразивного и ударного воздействия. Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при изготовлении элементов горнодобывающего и дробильного оборудования, ковшей экскаваторов, траков гусеничных машин, шнеков, молотковых дробилок, деталей землеройных и почвообрабатывающих машин и др.

Термическая обработка отливок способствует повышению их стойкости в условиях ударно-абразивного износа.

Известен способ термической обработки отливок из высокомарганцовистых сталей, включающий выбивку отливок из формы при температуре на 230-250°С выше линии выделения карбидов из аустенита (1150°С), последующую выдержку при температуре на 180-200°С выше линии выделения карбидов из аустенита (1100°С) и закалку в воду. Известный способ термообработки стали Г13Л обеспечивает повышение стойкости в условиях ударного износа на 90% при сохранении уровня ударной вязкости (RU 328179, C21D 1/78, опубликовано 02.11.1972).

Недостатком этого способа является потеря заданной геометрии после выбивки детали при высоких температурах, отливки имеют пятнистость, а при закалке из-за наличия не выбитых из полостей детали горячих смесей происходят взрывы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ термообработки литых деталей из высокомарганцовистой стали типа 110Г13Л, включающий загрузку очищенных отливок в печь при температуре не более 400°С, выдержку при этой температуре в течение 1 часа, последующий нагрев отливок до 650-700°С со скоростью не более 80-100°С/ч и выдержку при этой температуре в течение 1-2 часов, последующий нагрев отливок до температуры 1050-1100°С со скоростью не более 150°С/ч, выдержку при этой температуре в течение 3-5 часов и последующую закалку в воде (Власов В.И. и др. Литая высокомарганцовистая сталь. М., Машгиз, 1963, с. 76).

Недостатком известного способа является низкая абразивная стойкость отливки, что снижает ее эксплуатационные характеристики.

Целью изобретения и ее техническим результатом является повышение абразивной стойкости литых деталей из высокомарганцовистых сталей.

Технический результат достигают тем, что способ термической обработки отливки из высокомарганцовистой стали включает аустенитизацию при температуре аустенитизации на 200-250°С ниже температуры солидус стали, выдержку в течение 3-5 часов и закалку в воде, причем после закалки в воде отливку нагревают до температуры, равной 0,35-0,45 температуры аустенитизации, выдерживают в течение 4-6 часов и охлаждают на воздухе, после чего отливку снова нагревают до температуры, равной 0,75-0,80 температуры аустенитизации, выдерживают в течение 4-5 часов и охлаждают в воде.

Одним из важнейших параметров высокомарганцовистой стали, которую необходимо учитывать при ее термической обработки является температура аустенизации. Оптимальная температура аустенизации по изобретению перед закалкой в воде должна быть на 200-250°С ниже температуры солидус стали. При такой температуре в течение 3-5 часов происходит полное растворение карбидов и устранение дендритной ликвации. Такая термообработка позволяет уменьшить химическую и структурную неоднородность в литой стали, тем самым повышая ее сопротивление хрупкому разрушению.

Выдержка при температурах, близких к температуре солидус, в литой стали происходит оплавление и окисление границ зерен, что приведет к резкому снижению пластичности и сопротивлению хрупкому разрушению.

Последующий нагрев отливки до температуры, равной 0,35-0,45 температуры аустенитизации и выдерживают в течение 4-6 часов приводит к изменению структуры: выделению в аустенитной матрице избыточной фазы α'-фазы размером 30 мкм и более, которая содержит включения карбидов (Fe,Mn₃ С) размером от 5 до 10 мкм. Выделения α'-фазы по границам зерен имеют меньшую толщину, чем внутри них. При охлаждение на воздухе внутренние напряжения минимальны.

При повторном нагреве отливки до температуры, равной 0,75-0,80 температуры аустенитизации, и ее выдержке в течение 4-5 часов происходит фазовая перекристаллизация с измельчением первоначального зерна аустенита до 4-5 балла. Нагревом устраняют карбидную сетку по границам зерен и способствуют коагуляции мелких и средних карбидных частиц цементитного типа внутри зерна без их растворения. В результате закалки в воде образуется структура, состоящая из аустенита и мелкодисперсных включений карбидов округлой формы внутри зерен.

Изобретение можно проиллюстрировать следующим примером.

Детали из высокомарганцовистой стали 110Г13Л в виде сплошных плоских отливок толщиной 80 мм нагревали до температуры аустенизации 1100°С, что на 250°С ниже температуря солидус 1350°С указанной стали. Время выдержки отливки при температуре аустенизации составило 4 часа. Оптимальное время выдержки отливок составляет 2,5-3 мин на 1 мм толщины плоской отливки (или на 1 мм максимальной толщины стенки полой отливки). После аустенизации детали закаливали в воде с температурой не более 35°С.

После этого детали отпускали при температуре 425°С, что составляет 0,39 температуры аустенизации, в течение 6 часов и охлаждали на воздухе до температуры цеха.

Затем отливку снова нагревали до температуры 860°С, что составляет равной 0,78 температуры аустенитизации, выдерживали в течение 5 часов и охлаждали в воде.

После термообработки были получены отливки, имеющие плотную однородную структуру из аустенита с мелкодисперсными включениями карбидов округлой формы внутри зерен.

Абразивную стойкость стали определяли по потере массы детали после пескоструйной обработки с углом атаки 80 градусов (таблица 1).

Как видно из таблицы 1, литая высокомарганцовистая сталь после термической обработки по изобретению имеет более высокую абразивную стойкость, чем сталь, которую подвергали термической обработке известным способом.

Таким образом, способ термической обработки литых деталей из высокомарганцовистой стали обеспечивает достижение поставленного технического результата.

Способ термической обработки отливки из высокомарганцовистой стали, включающий аустенизацию при температуре на 200-250°С ниже температуры солидус стали, выдержку в течение 3-5 часов и закалку в воде, отличающийся тем, что после закалки в воде отливку нагревают до температуры, равной 0,35-0,45 температуры аустенизации, выдерживают в течение 4-6 часов и охлаждают на воздухе, затем отливку нагревают до температуры, равной 0,75-0,80 температуры аустенизации, выдерживают в течение 4-5 часов и охлаждают в воде.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству бесшовного трубного изделия, и может быть использовано в нефтяных и газовых скважинах. Бесшовное трубное изделие нефтегазопромыслового сортамента в виде трубки или трубы из высокопрочной нержавеющей стали имеет состав, мас.%: С 0,05 или менее, Si 0,5 или менее, Mn от 0,15 до 1,0, P 0,030 или менее, S 0,005 или менее, Сr от 15,5 до 17,5, Ni от 3,0 до 6,0, Мо от 1,5 до 5,0, Cu 4,0 или менее, W от 0,1 до 2,5, N 0,15 или менее, и остальное состоит из Fe и случайных примесей.

Способ деформационно-термической обработки высокомарганцевой стали // 2643119

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке металлов давлением, а именно к технологии получения заготовок из стали аустенитного класса, обладающей эффектом TWIP (Twinning Induced Plactisity – пластичности, наведенной двойникованием).

Способ повышения прочности стабильной аустенитной стали // 2641429

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.

Способ деформационно-термической обработки аустенитных коррозионностойких сталей // 2640702

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.

Стальной рельс высокой ударной вязкости и способ его производства // 2634807

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.

Способ получения листов из высокомарганцевой стали // 2631069

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.

Способ получения листов из хладостойкой высокопрочной аустенитной стали // 2631067

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.

Способ изготовления тонкой полосы из магнитомягкого сплава и полоса, полученная этим способом // 2630737

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.

Износоустойчивая толстолистовая сталь, обладающая превосходной низкотемпературной ударной вязкостью, и способ ее производства // 2627830

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.

Износоустойчивая толстолистовая сталь, обладающая превосходной низкотемпературной ударной вязкостью и устойчивостью к водородному охрупчиванию, а также способ ее производства // 2627826

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.

Способ закалки тонкостенных длинномерных деталей из стали 12х2нвфа в управляемом потоке воздуха // 2655875

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в машиностроительной и радиотехнической промышленности. Техническим результатом изобретения является упрощение и сокращение процесса закалки и улучшение экологии.

Способ упрочнения поверхности стального инструмента // 2655403

Настоящее изобретение относится к металлургии, а именно к способам упрочняющей обработки окончательно изготовленных стальных деталей машин и инструментов без изменения их первоначальных размеров и структуры.

Способ лазерной термической обработки металлического листа // 2653738

Изобретение относится к области машиностроения, а в частности к обработке металлических листов с целью обеспечения их жесткости. В способе обеспечения жесткости металлического листа посредством локального переплава механической и химической обработкой подготавливают металлический лист необходимых размеров в диапазоне (Д×Ш×Т) 300×100×2 мм до 3000×1500×12 мм из перлитных, бейнитных или мартенситных закаливающихся сталей марок 30ХГСА, 35ХГСА и прочих.

Способ обработки металлических деталей в условиях акустического резонансного воздействия потоком смеси сжатого воздуха и газообразных химических реагентов и устройство для его осуществления // 2651841

Изобретение относится к области металлургии. Для улучшения эксплуатационных свойства режущего инструмента и деталей проводят химико-термическую обработку деталей в условиях акустического резонансного воздействия потоком сжатого воздуха путем нагрева до температуры от 150 до 450 С° и охлаждения деталей в газовой смеси, состоящей из воздуха и газообразных химических реагентов, при этом нагрев и охлаждение деталей осуществляют в резонаторной камере при давлении 1.5-4.5 атм и воздействии на детали циркулирующим потоком сжатого воздуха на резонансной частоте в диапазоне 500-5000 Гц, а концентрация газовых компонент по отношению к воздушной среде в камере составляет: по водороду: от 2 до 2.5%, по метану: от 10 до 25%, по азоту: от 15 до 25%, по аммиаку: от 15 до 45%.

Способ термической обработки горячекатаного рулонного проката из легированных доэвтектоидных сталей // 2651553

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к термической обработке горячекатаного рулонного проката из легированных доэвтектоидных сталей типа 50ХГФА, предназначенного для изготовления нажимных пружин сцепления.

Способ обработки стального изделия // 2649487

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения высокой твердости в сочетании с высокой пластичностью предложен способ формирования и обработки стального изделия из высокопрочного и высокопластичного сплава, в частности, предназначенного для использования в качестве броневой плиты.

Способ термоциклической обработки сталей // 2646180

Изобретение относится к металлургии и машиностроению и может быть использовано для термической обработки сталей. Для повышения срока службы деталей машин и инструмента, изготовленных из легированных, низколегированных и углеродистых сталей, выполняют по меньшей мере два цикла нагрева под закалку до температуры гомогенизации аустенита и охлаждения со скоростью, обеспечивающей мартенситное превращение, и отпуск с нагревом со скоростью выше 50°С/сек до температуры не выше Ac1, причем в первом цикле нагрев осуществляется до температуры аустенизации с выдержкой до полной гомогенизации аустенита, во втором и последующих циклах осуществляется высокоскоростной нагрев под закалку со скоростью 50°С/сек без выдержки до температуры, обеспечивающей гомогенизацию аустенита, температура отпуска в каждом последующем цикле ниже, чем предыдущем.

Способ термической обработки стальных рельсов // 2644638

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при термообработке ответственных деталей верхнего строения пути: рельсов, остряковых и рамных рельсов.

Способ электродуговой наплавки износостойкого покрытия на сталь hardox 400 // 2641200

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при получении износостойких покрытий на деталях из углеродистых и низколегированных сталях, работающих в условиях абразивного износа.