Способ термической обработки изделий из малоуглеродистой низколегированной стали

 

Союз Советских

Соцмалмстмческмх

Республик

E О П

ИЗОБРЕТЕНИЯ (ll) 605848

К АВТОРСКОМУ СВИДВТИЛЬСТВУ (й) Донолиительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12. 04.7 6(21) 2 346010/22-02 с присоединением заявки №(23) Приоритет (51) М. Кл.

С 21 З 9/08

Гаеударатеенный каметет

Совета Инннетраа СССР ае делам нзабретеннй н етерытнй

С 21 .(1/78 (43) Опубликовано 05.05.78Ююллетень № 17 (е;3) удК 621.785. .796 (088.8) (46) Дата опубликования описаиия07.04.78

Л. Г. Поздняков, К. Ф. Стародубов, И. И. Пичурин, В. В. Тарасов, В. В. Кириченко, А. П. Ганзуля, В. А. Атаманенко, И. И. Бурняшев и Г. А. Тетерин (72) Авторы изобретения

Институт черной металлургии (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ

ИЗ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ

СТАЛИ

Изобретение относится к области терми« ческой обработки стали и может быть использовано при термической обработке труб иэ ниэколегированной стали, Известные способы термической обработ- 5 ки труб иэ ниэколегированной стали, включаюшие закалку и отпуск, иа-за недостаточной интенсивности охлаждения в процессе закалки не позволяют получать высокие прочностные свойства прн сохранении плас- 10 тичности и вязкости на высоком уровне 11 ..

В качестве прототипа взят известный спосод термической обработки сварных спиральношовных труб из низколегированной стали 17ГС, включаюший нагрев до 920 + l5

"u и

+ 5 С, закалку, отпуск при 600 + 5 С и охлаждение (2 (.

Однако при термической обработке известным способом в ряде случаев не удается получать сочетание высокой прочности, 20 пластичности и вязкости в сварных трубах большого диаметра.

Связано это с тем, что при охлаждении изделий со скоростью, меньше и критической скорости закалки, происходит образова- 25 ние структурно свободного феррита и выпадение его по границам аустенитных зерен в виде отдельных зерен или сетки, что при» водит к снижению пластических свойств и ударной вязкости, Увеличение же скорости охлаждения либо повышение устойчивости аустенина низколегированной. стали путем повышения тем пературы нагрева под закалку не всегда возможно, Так, увеличение скорости при закалке труб лимитируется конструкциями охлажданъ. ших устройств, применяемых в настояшее время для охлаждения труб большого диаметра, а при повышении температуры нагрева под закалку ухудшаются геометрические размеры труб большого диаметра, в частности увеличивается овальность и прогиб, появляются гофры, что недопустимо.

Кроме этого, при повышении температуры закалки происходит рост зерен аустенита, что приводит к снижению ударной вязкости и пластичности ниже требуемых значений.

605846

Целью изобретения является повышение прочностных свойств при сохранении пластичности и вязкости.

Поставленная цель достигается тем, что повторный нагрев производят до температуры АоП+ (20 - 50 С), опипжпеиие по

650-680 С ведут со скоростью 0,5 1,0 град/с, а затем 20-50 град/с.

Способ осуществляют следующим образом.

Изделия иэ малоуглеродистой низколегированной стали, преимущественно трубы большого диаметра, нагревают до температуры выше точки Ас, затем производят закалку в воде, после чего следует повторный нагрев до температуры Ас + (20-50 С) о и охлаждение до 650-680 С со скоростью

0,5-1,0 град/с, а затем 20-50 град/с.

При этом нагрев до температуры Лс. + (20-50 С) обеспечивает частичную аустенитиэаиию, при которой образование аусте- 20 нита в первую очередь происходит в местах несовершенств кристаллической решетки, каковыми являютси границы зерен, захватывая обаасти структурно свободного феррита, и позволяет осуществить более полный отцуск исходного мартенсита, а последующее охлаждение с указанными скоростями обеспечивает распад аустенита с образованием смеси из небольшого количества мелкоигольчатого равномерно ориентированного феррита и мелкокристаллических бейнито-мартенситных структурных составляющих.

Повторный нагрев сверх указанной темо пературы, r.å. выше Ас.+ 50 С, приводит к значительному увеличению количества бей30 нито-мартенситной составляющей, что приводит к значительному повышению прочност ных свойств и уменьшению пластичности и вязкости труб. В этом случае требуется проведение дополнительной операции отпуска иэделий.

При понижении же температуры повторного нагрева ниже указанного предела, т.е. о ниже Ас, + 20 С с последующим охлажлениел по указанным параметрам, не обеспечивает45 ся образование равномерно ориентированного феррита и мелкокристаллических бейнито-л артенситных составляющих, что способствует уменьшению прочности, а наличие в структу50 ре феррита в виде сетки по границам зерен, образовавшегося в результате закалки, приводит к падению ударной вязкости.

Охлаждение от температуры Ас + (20о .50 С) производят со скоростью 0,51,0 град/с в последних двух секциях много 05 секционной печи для отпуска, в которых о температура снижена до 400-500 С. При продвижении трубы через эти секции с эао данной скоростью до температуры 650-680 С происходит понижение устойчивости аустенита и его распад при последующем охлаждении водой со скоростью 20-50 град/с по бейнитной кинетике.

Таким образом, в результате термической обработки по предлагаемому способу материал труб содерм ит смесь структур обла дающих повышенной пластичностью и ударной вязкостью и имеющих высокую прочность, которая обусловлена наличием равномерно распределенных участков бейнито-мартенситной смеси. Наличие в определенной пропорции бейнито-мартенситной смеси и сорбита отпуска повышает общий уровень прочносч ных свойств, оставляя на высоком уровне пластичность и вязкость.

Пример. Проводят термическую обработку газопроводных труб размером

820 х 10 мм из низколегированной стали марки 17.Г2СФ (0,16-0,17 % углерода, 1,35 1,42% марганца, 0,41-0,46% кремния, 0,016-0,022% серы, 0,018-0,029% фосфора, 0,0054-0,056% хрома, 6,0480,056% ванадия, остально железо). Критио ческие точки стали 17Г2СФ: Ас> 850 С, Ас1 720. С.

Трубы нагревают до 930 С (Ас + 80 С), о о закаливают в воде в радиально-щелевом спрейере. После закалки проводят повторо ный нагрев до 750 С (Ас + 30 С), охлажо дение до 680 С со скоростью 1,0 град/с в печи, а затем со скоростью 30 град/с в спре Иере.

Механические свойства труб сравнивают с механическими свойствами однотипных труб, изготовленных из этой же стали по о известному способу, закалка от 930 С в о воде, отпуск при 720 С, охлаждение в спрейере.

Для труб, отработанных по предлагаемому способу, предел прочности 74,579,0 кг/мм (на 7-8% выше, что по из-. вестному способу), предел текучести

51,5-60,5 кг/мм, относительное удлинен ние 20-22% (по известному способу 19,0и о

20,5%, ударная, . вязкость при -60 С выше 4 кгм/см" .

Использование предлагаемого способа термической обработки изделий иэ малоуглеродистой низколегированной стали, преимущественно труб большого диаметра, обеспечивает возможность повышения прочности труб без снижения пластичности и вязкости, а также улучшение качества труб и увеличение надежности магистральных газопрово дов.

Формула изобретения

Способ термической обработки изделий из малоуглеродистой низколегированной ста

605846

Составитель A. Секей

Техред Е. Давидович Корректор Е. Папи

Редактор Т. Карганова

Заказ 2340/18 Тираж 716 Подписное

UHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., n. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ли, преимущественно труб большого диаметра, включающий нагрев до температуры точки выше Ас,. закалку, повторный нагрев н охлаждение, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения прочностных свойств при сохранении пластичности и вязкости, повторный нагрев цроиэводят до темо пературы Ас + (20-50 С), охлаждение до

650 680 С ведут со скоростью 0,51,0 град/с и затем 20-50 грал/с..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Красильшнков 3. Н. и ар. Термическое упрочнение неэакаливаюшейся углеродистой стали, Л., Судпромгиэ, 1960, с. 146.

2, Сборник Термическая обработка металлов, М., Металлургия, 1972, вып. 1, с. 62 66.