Способ термической обработки сталей

 

н > = с

Союз Советсиик

Социалистических

Республик

<,709698

* г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 13.12.77 (21) 2554478/22-02 с пр и соеди нен нем зая вки .%— (51)М. Кл.

С 21 2 1/78

С 21 Q 6/00

Ркударатаеаньй камитат

СССР аа йалам азааретений и атарытив (23) Приоритет—

Опубликовано 1 5,01. 80. Бюллетень Ж 2 (53) УДК 621.785..79(088.8) Дата опубликования описания 20.01.80

Б. А. Потехин, Т. N. Маслакова и Е. М. Наседкина (72) Авторы изобретения

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. N. Кирова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к области машиностроения и металлообработки и может быть использовано при термической обработке углерод (азот) содержащих конструкционных аустенитных сталей.

Для придания сталям и изделиям из них требуемого комплекса механических, физических, коррозионных и других свойств проводится термическая обработка, предусматривающая в ряде случаев двойную закалку с промежуточными отпусками различного назначения, например: способ термической обработки изделий из конструкционных сталей,11), включающий двойную закалку со скоростным на15 гревом. С целью получения однородной мелкозернистой структуры в массивных изделиях перед скоростным нагревом под вторую закалку проводят подогрев всего сечения до 150-250 С:

26 способ термической обработки литых аустенитных сталей l 2), включаюший фазовый наклеп и рекристаллизапионный отжиг. С целью повышения механических свойств стали после рекристаллизационного отжига ее вторично подвергают фазовому наклепу; способ термической обработки аустенитных сталей l 3), включающий закалку, старение в гамма-состоянии, обработку .холодом ниже конца мартенситного преврашения, промежуточное старение в гаммасостоянии при температуре на 50-100 С

0 ниже точки Ак, обработку холодом, старение в альфа-состоянии, аустенизацию и окончательное старение.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технологии осуществления является способ термической обработки стали, содержащей минимум 8%СР и пригодной для изготовления режущих инструментов с тонкой рабочей кромкой (4).

Способ предусматривает .холодную деформацию, аустенитизацию и закалку до образования мартенситной структуры с со-., держанием остаточного аустенита > 20%.

После закалки сталь подвергают отжигу при 600-850оС для выделения карбидов

3 709698 4 в ферритной основе. После указанной обработки стальную полосу вновь нагревают до 850-1150 С и затем быстро охлаждают до комнатной (или ниже) температуры. В результате сталь обладает высокой износостойкостью и твердостью.

Известный =пособ применим для феррито-мартенситных сталей и не предусма.тривает воздействия на субструктуру других классов, например аустенитного. Кро ме того, для указанных в этом способе изделий не требуется пластичность, поэта. му в нем нет воздействия термической обработки на пластичность сталей.

Белью изобретения является придание углерод-аэотсодержашим аустенитным сталям или изделиям иэ них повышенной пластичности при одновременном повышении прочности.

Бель достигается тем, что после старения стали в области температур интенсивного выделения карбидов или карбонитридов проводят обработку образцов нли изделий холодом при (-70) (-196) С для получения мартенсита. Последующий .нагрев такой двухфазной структуры до

1ООО-1100 С обеспечивает частичную рекристаллизацию аустенита, получение более мелкого зерна и развитой субструктуры, т.е. тех.эффектов, которые способствуют повышению свойств сталей. Йля литых сталей предлагаемая обработка дает практически такой же эффект, что и ковка или прокатка, и используется в том случае, когда ковку или прокатку применить нельзя, например для изделий сложной формы.

Обработка холодом, известная и широко применяемая операция, в данном случае проводится в комплексе с предварительным старением и вызывает большой объем мартенситного превращения, в то время как только старение или обработка холодом этого превращения не вызывают.

Сущность процессов, происходящих при обработке: закалка — старение — обработка холодом - повторная окончательная закалка, состоит в том, что при старении углеродсодержаших аустенитных сталей аустенит .обедняется углеродом, азотом и другими карбицо- и нитридообразующими элементами, например хромом. Это создает предпосылки для развития мартен ситного превращения при последующем охлаждении до {-70) (-196) С, что вносит существенные искажения в структуру, которые при последующей закалке выэы5

t0

$0 вают рекристаллизацию обработки. Обработка холодом после старения полезна и в отсутствии мартенситного превращения.

В данном сЛучае искажения накапливаются за счет различия коэффициентов термического расширения карбидов и аустеннта матрицы. Окончательная закалка раство,ряет эти карбиды и переводит.мартенсит в аустенит.

Таким образом, предлагаемый способ термической обработки обеспечивает существенные изменения субструктуры аустенитных сталей за счет прямого и обратного фазовых превращений (Я карбиды +

+а @- мартенсит).

Пример. Для метастабильной аустенитной стали ЗОХ10Г10 проводят сравнение субструктуры и пластичности после стандартной закалки и после описываемого способа термической обработки (см. таблицу).

Из таблицы видно, что предлагаемый режим термообработки особенно эффективен для литых крупнозернистых сталей.

Так по сравнению с известной обработкой имеет место увеличение относительного удлинения с 18,5 до 21,5%, а ударной вязкости с 24,0 до 27,0 кгм/см для ли2 той стали ЗОХ10Г10 эа счет увеличения разориентировки по зерну и субэерну в

2 раза.

Техническая эффективность предлагаемого способа обусловлена тем, что он позволяет, в отличие от известных методов, в аустенитных сталях измельчать структуру литых, кованных, катанных сталей. При этом в отливках можно получать такой же уровень механических свойств, как и в кованном металле тех же аустенитных сталей после однократной закалки, т.е. исключить операцию горячей деформации аустенитных сталей.

Данный способ обработки эффективно применяется для гидронасосов (лопасти сложной формы), изготовленных из стали

30X10110 на Уральском заводе гидромашин. В массовом производстве лопасти насосов изготавливаются только литьем.

Свойства литья ниже, чем свойства горячедеформированного металла.

Предлагаемая термообработка позволяет повысить механические свойства отливки до уровня свойств горячедеформированного (катанного, кованного) металла.

Это обеспечивает повышение долгове ности насосов типа ОП-3-110 на 20-80%.

V3 с!

О) О

С

Я о о

gj

М 0 о н о

U а о

) о р о

i 3

l Щ м О о о о

0 0 () СО

\ а

И

C ) М

Л

o +

-" . o щ о с

t (.) с с> о

СО

И 7» о

Uo о

) Ч "

CQ

Р ) +.+ а

Ф/ о о оо

CO Q3

М

o (Q

o+

Ч-

+ u о

" o

Д

СО +

709698

Составитель Г. Шевченко

Редактор Н. Корченко Техред О,Андрейко Корректор E. Папп

Заказ 8709/34 Тираж б()Я Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открьггий

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

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Способ термической обработки сталей, преимушественно метастабильных аустенитного класса, включаюший закалку, старение в температурном интервале интенсивного выделения карбидов и повторную закалку, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения механических свойств за счет измельчения субструктуры, после старения проводяг обработку холодом при (-70) (-196)OC.

Источ ни ки и нформаци и, принятые во внимание при эксп<.ртизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 487144, кл. С 21 Э 1/78, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 177442, кл. С 21 Э 1/78, 1964.

3. Авторское свидетельство СССР î ¹ 449986, кл. С 21 3 1/78, 1973.

4. Патент ФРГ ¹ 1752655, кл. С 21 Э 9/18, 1973.