Патент ссср 411138

 

О П И С А Н И Е 4ШЗВ

ИЗОЬГЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

+- з

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. С 21d 1/78

С 22с 41/00

Заявлено 19.XI.1971 (№ 1717062/22-1) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 15Л.1974. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 12.V.1974

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

УДК 621.785.79 (088.8) Авторы изобретения Я. М. Потак, Л. С. Попова, Н. М. Вознесенская, С. И. Померанцева, В. А. Жабина, И. А. Вакс, Г. И. Макаровская, А. П. Фомин, С. Л. Натанов и Н. П. Петровичев

Заявитель

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ

АУСТЕНИТНО-МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА

Изобретение относится к области термической обработки сталей переходного класса.

Известен способ термической обработки указанных сталей, включающий аустенизацию при

1000 — 1070 С, обработку холодом при (— 50)— — (— 70) С с последующим старением (отпуском) при 200 — 450 С. Такая технология упрочняющей термообработки сталей обеспечивает наряду с высокой прочностью высокие пластичность и вязкость. Например, сталь

1Х15Н4АМЗ (ВНС-5) имеет оо 160 кг/мм-, бз 15%, ф 50 — 60%, а„12 — 14 кгм/см, сталь

Х16Н6 имеет оо 125 кг/ммз, бз 18%, 60—

65%, а„14 — 18 кгм/см .

Недостатком известного способа является хрупкость металла, имеющая место при изготовлении деталей и полуфабрикатов больших толщин. Хрупкость проявляется в пониженном значении сужения площади поперечного сечения (ф).

Пониженная пластичность проявляется особенно на стали с обработкой на высокую прочность (о 160 -10 кг/мм ). Величина поперечного сужения (g) на разрывных образцах составляет на некоторых плавках 18 — 20% (при норме q)50%).

Установлено, что повышенная пластичность стали связана с наличием в ней повышенного количества водорода, трудно удаляемого из центральных слоев массивных сечений. Трудность удаления водорода из сталей переходного класса заключается в том, что в этих сталях имеет место резко выраженная аустенитная полосчатость, связанная с некоторой ликвацпонной неоднородностью. Растворимость водорода в аустените выше, чем в мартенсите, а коэффициент диффузии значительно ниже, поэтому обычный диффузионный отжиг, проводимый при максимальных температурах су10 ществовапия альфа-фазы для сталей перлитного и мартенситного классов, не является эффективным для сталей переходного класса.

При анализе изломов разрывных образцов с низкой пластичностью установлено, что нача1S лом разрушения являются трещины, возникающие в аустенитных полосах. При пластической деформации в процессе растяжения происходит превращение аустенита в мартенсит, и степень перенасыщения водорода при

20 этом резко возрастает (так как растворимость водорода в аустените выше, чем в мартенсите) .

Целью изобретения является повышение пластичности за счет предварительного удале2s пия водорода на деталях и полуфабрикатах больших толщин () 30 мм) . Это достигается тем, что перед аустенизацией производят двухчетырехкратный нагрев стали до температуры интенсивного карбидообразования (590— зо 900 С) с последующим охлаждением после

411138

° 4

Предмет изобретения

Составитель Г.

Шевченко

Редактор H. Корчеико

Г. Васильева

Техред

Корректор Т. Хворова

Заказ 1108/13 Изд. Л 1168 Тирагк 591 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, 1 аушская иаб., д. 4,5

Типография, пр. Сапунова, 2 каждой ступени ниже температуры конца мартенситного превращения и последующий 1гагрев при температурах на 40 — 80 С ниже температуры обратного превращения мартенсита в аустенит в течение 3 — 20 час.

Для устранения хрупкости в сталях переходного класса, вызванной повышенным содержанием водорода, водород удаляют комбинированной термической обработкой, заключающейся в предварительном устранении аустенитной полосчатости, и последующим диффузионным отжигом при максимально возможной высокой температуре существования мартенсита. Аустенитная полосчатость может быть устранена путем нагрева стали в зоне интенсивного карбидообразования (590—

900 С); при этом в результате выделения карбидов и обеднения аустенита углеродом, хромом, молибденом и другими карбидообразующими элементами повышается температура мартенситного превращения, и аустенит в зоне ликвационных полос при охлаждении до комнатной температуры превращается в мартен сит.

В аустенитных полосах содержится более высокое количество углерода, поэтому образование карбидов и повышение температуры мартепситного превращения происходит здесь более интенсивно, чем в остальном металле.

При последующем диффузионном отжигс для удаления водорода его температура должна быть а 40 — 80 С ниже температуры обратного превращения, так как места бывших аустенитных полос обогащены никелем, который понижает температуру обратного превращения аустенита. Если при диффузионном отжиге места бывшей аустенитной полосчатости снова превращаются в аустенит, удалять водород очень трудно.

Описываемый способ термической обработки нержавеющих сталей переходного (аустенитно-мартепситпого) класса заключается в том, что перед упрочняющей термообработкой: аустепизация при температуре 1000 —1070 С, обработка холодом при температуре (— 50) — (— 70) С и старение (отпуск) при температуре 200 — 450 С производят двух-четырехкратнь.и нагрев стали при температуре интенсивного карбидообразовапия (590—

900 С) с последующим охлаждением после каждой ступени ниже температуры конца мартен ситного превращения и последующий нагрев при температурах на 40 — 80 С ниже температуры обратного превращения мартепсита в аустенит в течение 3 — 20 час.

В качестве примера осуществления предлагаемого способа термообработки проводят исследование на гагаринских образцах (d 5 мм;

1 55 мм) стали 1Х15Н4АМЗ (ВНС-5), вырезанных из заготовки толщиной 70 мм, термообработанной па стандартном лабораторном оборудовании.

Режим термообработки заготовки следующий: сначала предварительная обработка по разработанному способу (780 С, т 10 — 14 час, охлаждение па воздухе до комнатной температуры; 590 С, т 6 — 10 час, охлаждение а воздухе до комнатной температуры; 890 С, т 12 —14 час, охлаждение на воздухе до комнатной температуры; 660 С, т 8 — 10 час, охлаждение на воздухе до комнатной температуры; 520 С, т 10 час, охлаждение па воздухе); затем упрочняющая обработка (аустепизация с

1070 С+ обработка холодом при — 70 С в течение 6 — 8 час + старение (отпуск) при 200 С в течение 1 — 3 час, охлаждение на воздухе).

При этом получают следующие механические свойства: о 160 кг/мма; ф 60%; излом — вязкий.

1. Способ термической обработки сталей аустенитно-мартенситного класса, включающий аустенизацию, обработку холодом и старение, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности путем предварительного удаления водорода, перед аустенизацией производят многократный нагрев стали до температуры карбидообразования с охлаждением после каждой ступени ниже температуры конца мартенситного превращения и последующий нагрев при температурах на 40-80 С ниже температуры обратного превращения мартенсита в аустепит в течение 3-20 час.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что производят двух-четырехкратный нагрев до 590- 900 С.