Способ термической обработки легированных сталей

 

Союз Советски к

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ (1и720033 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл.

С 21 D 1/78//

С 21 D 9/22 (22) Заявлено 10.05,78 (2 1) 26 16035/22-02 с присоединением заявки М

Гооударстввииьй комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 05.03.80. Бюллетень Ж 9 во делам иаабретеиий и открытий (53) УДК 621.785,,79(088.8) Дата опубликования описания 10.0 3.80

Б. Ф. Трахтенберг, Т. М. Пугачева, M. А. Шубина, Л. В. Трошина, Е. А. Якубович, М. С. Кенис и В. А. Губарева (72) Авторы изобретения

Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛЕГИРОВАННЫХ

СТАЛЕЙ

Изобретение относится к технологии термической обработки легированных сталей и может быть применено в сталям и сплавам, подвергшимся пластической деформации с формированием структурной полосчатости, ухудшаюшей механические свойства.

В легированных сталях B процессе кристаллизации не достигается равновесное состояние, что приводит к определен10 ной концентрационной неоднородности.

Последняя находится в соответствии с концентрационными границами двухфазной области диаграммы состояния. Концентрационная неоднородность (ликвация) в

35 процессе горячей обработки слитков формирует полосчатую структуру (полосы, обедненные и обогащенные легирующими злементами) . При структурном металлографическом исследовании эти полосы проявляются в связи с различной травимостью (светло- и темнотравящиеся) .

Объемы-полосы, отличающиеся по химсоставу характеризуются и различием в кинетике структурно-фазовых процос— сов, протекающих при термообработке и закалке.

В хромо никелевой ст.алц (5".., >J j, вследствие ликвацпи формируются полосы, обогащенные и обедненные никелем.

Прп закалке в полосах, обога|ценцых никелем, вследствие большой стабильности аустенита, формируется мартенснтс-аустенитная структура. В полосах, обедненных никелем и хромом, вследствие более низкой критической скорости охлаждения формируетсямартенсито-троститнаяструкту

Различный объемный эффект, сопровождающий разного рода превращения в полосах повышенной и пониженной концентрации, обусловливает создал::е . облагоприятного и неоднородного ..«лоя:-:сонного состояния. Структурное разли ше B поло-сах обусловливает и различно в твердости. В результате структурной полосчатостн закаленной стали падает ударная вязкоспь, Штамповые стали обусловливают уменьшение сопротивляемости гравюры

720033 инструмента процесса разгарпого характе ра, увеличивают склонность к активному развитию трешин и снижают стойкость штампового инструмента. Таким образом. устранение структурной полосчатости 5 говышает технкко-экономически показатели применения легированных сталей, в частности для штампов горячего деформирования.

Известен способ термической абра- Iî ботки, приводяший к уменьшению полосчатости структуры и анизотро.".Ии; физикомеханических свойств, включаю;пий гомогенизационный отжиг (3.) .

Однако большой нагрев и длительность выдержки приводит к увеличению зернистости и ухудшению механических свойств.

Повторная закалка уменьшает степень вторично и структурной полосчатости, обусловленной различной кипетикой (преврашений, протекающих в аустените различной концентрации.

При повторной закалке в ряде легированных сталей формируется специфичеокая структура, которая проявляется, в характере излома ("нафталинистый, излом

"блестками" и др.) . .Сталь с подобным изломом характеризуется пониженными механическими свойствами, понткепной ударной вязкостью.

Известен способ термиче кой обработки конструкционных сталей. включаюший двойную закалку, причем перед второй закалкой проводят подогрев всего сечения на 150-250 С (2)

Однако этот способ не устраняет полосчатости структуры, а позволяет только уменьшить зернистость и повысить ударную вязкость, Пель изобретения — устраненпе структурно-фазовой полосчатости и в результате чего повышается изотропность свойств легированных сталей.

Поставленная цель достигается -:е ... что способ термообработки, включает повторные закалки с промежуточным подогревом íà 150-250 С, оператппо;-..oI ) I-рева заменяют операцией термопиклироъания с нагревом на 10-70 С ниже критической точки A c и охпаждеухсм в воде или в масле, и осуществляют многократное чередование закалок и операций термоциклирования, .причем суммарную длительность выдержки при термоциклировании выбирают 10-60 мип в зависимости от степени легированност :I

cTBJIH I IoclIe этого проводят термическ тю обработку для окончательного формирования свойств.

Краткие кратковременные нагревы ниже 4.... с последуюшим охлаждением в воде способствуют релаксации внутренних напряжений после закалки; предотвращают собирательную рекристаллизацию после фазового наклепа при температурах закалки и повышают однородность матрицы перед закалкой.

Многократное чередование закалок и термоциклирования по указанному режиму за счет кратных фазовых перекристаллизаций приводят к измельченню зерна; к повышению внутренних напряжений и интенсификации диффузионных процессов, а также к интенсификации растворения избыточных фаз и равномерному их распределению.

Пример. Проводилась термическая обработка сплава 5ХНМ с полосчатой структурой, сформи ювавшейся в процессе ковки. Матрица планирования первого по— рядка приведена в таблице.

Образцы закаливались при 860о

940 С в масло, После закалки проводился нагрев до 650-710 С (число нагревов и закалок варьировалось 1-3) с выдержкой при этих температурах 30—

60 мин, Окончательной операцией в каждом случае была термообработка сплава

5ХНМ (закалка с 860 С в масло и отпуск при 200 С) . Затем оценивался разо брос в значения микротвердости 5, Н100 и исследовалась микроструктура.

Исследования показали, что увеличение обшей длительности выдержки более 60 мин при кратных нагревах ниже критической точки Лс; не уничтожает полосчатости, а приводит к нежелательному появлению ферритной сетки по границам зерен. Уменьшение выщержки менее 10 мин недостаточно для необходимой гомогенизагця. Разброс микротвердости л Н100 уменьшается с увеличегпгем числа нагревов и чередований.

Наименьший разброс д Н 100 3 0 получен при трехкратном повторении зао калки и термоциклирования (650 С, число нагревов 3, .выдержка 30 мин) .

Полосчатость структуры при этом устраняется полностью.

QJI5I сравнения проведена термообработка по известному способу (двойная закалка с промежуточным подогревом на

200 ) . Полосчатость при этом не устраняется, а разброс твердости составляет

QH10O = 180-200.

5 720033 6

Таким образом, использование предла-- однородных свойств по объему, что унсгаемого способа термообработки обеспе- личивает работоспособность изделий, в чивает устранение полосчатости структу частности и повышает стойкость шт,.мп ры легированных ста. ей и получение вого инструмента.

940

710

860

710

940

650

860

650

940

710

860

710

940

650

650

860

900

680

Форм ула изо бр ет ения последующим охлаждением в воду или масло, причем суммарная длительность выдержки при термоциклпровании равна

10-60 мин.

Составитель Г. Шевченко

Редактор H. Шильникова Техред Н. Ковалева Корректор О. Ковинская

Заказ

Тираж 608 Подпис *ое

Ш1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал Г1ПП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ термической обработки легированных сталей, преимущественно штамповых, включающий многократные закалки, отличающийся тем, что, с целью повышения изотропности свойств за счет устранения структурно-фазовой ю полосчатости, после каждой закалки производят термоциклпрование с нагревом в к аж дом цикле до темп с ра туры на 10—

70 С ниже критической точки Ас< и

Источники я формации, принятые во внимание при экспертизе

1. Новиков И. И. Теория термической обработки металлов, N.. 1972, с. 26—

27.

2. Авторское свидетельство СССР

N 487144,кл. С 21 D 1/78, 1974.