Способ термической обработки нержавеющей стали с регулируемым мартенситным превращением

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()744042

Г (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 190478 (21) 2610995/22-02 (5! )М. Кл.2

С 21 D 1/78

С 21 D 6/00 с присоединением заявки ¹Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300680 Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования описания 300680 (53) УДК 621. 785. 36 (088. 8) В.A. Дмитриев, A.À. Назаров, Ф.Л. Левин и Н.Л. Макарова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (5 4) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ С РЕГУЛИРУЕМЫМ MAPTEHCHTHHM

ПРЕВРАЩЕНИЕМ

Изобретение относится к способам защиты от коррозии стали на желеэохромо-никелевой основе и может быть использовано в металлургии, машиностроении, судостроении и других отраслях промышленности.

Известны способы, включающие со.четание лигирующих элементов стали и ее термическую обработку. Для стали и сплавов аустенитного классаэто аустенизирующий отжиг в интервале температур 1000-1200 С, для стали ферритного и мартенситного классов — отпуск в интервале

600-850 (1).

В случае, если материал подвер- . гается промежуточным нагревам, например, промежуточной термической обработке для мартенситностареющих 2р стали и сплавов, стали с регулируемым мартенситным превращением или термическим нагревам при сварке других классов стали обеспечение стойкости против локальных видов корро- 25 эии осуществляют, как правило, снижением содержания углерода в стали до минимально возможного количества в промышленных условиях или легированием карбидообразующими эле- 3р ментами. Широко распространен для этой цели стабилизирующий отжиг, имеющий целью выделение карбидов хрома из пересыщенной углеродом матрицы. Как правило, стабилизирующий отжиг ведется на стадии промежуточного отжига.

Наиболее близким к предлагаемому является стабилизирующий отжиг стали, приводящий к выделению карбидной фазы Ме зСв и ее коагуляции, с одновременным обеспечением минимального содержания углерода в стали, так как высокое содержании карбидной фазы на границах зерен неблагоприятно влияет на пластичность стали, а при длительных нагревах стали до

700-750 С вызывает ускоренное.выде-. ление о фазы. Способ достижения максимальной коррозионной стойкостью стали в отношении локальных видов коррозии основан на снижении содержания углерода в матрице и использовании при этом стабилизирующего отжига при 750-850 С (2).

Недостатком известного способа является то, что для некоторых классов стали и, в частности, для сталей с регулируемым мартенситным превра-.

744042 щением, где процесс карбидообразонания ведут в аустенитной матрице, снижение содержания углерода является нежелательным фактором, обуславливающим образование значительного: количества Ь -феррита в стали. Это приводит к перераспределению между фазами легирующих элементов и ухудшению как механических, так и коррозионных войстн стали. Помимо этого стабилизирующий от)((иг способствует укрупнению и коагуляции карбидной фазй по границам аустенитных зерен, что снижает механические характеристики материала (пластичность, вязкость) и йнициирует развитие локальных коррозионных поражений в районах массивного залегания этой фазы. Именно н этих районах наиболее быстро проис-. ходит выделение Я -фазы. Это свойственно для стали аустенитного, аустенитно-мартенситного классов и, следовательно, для стали аустенитно-мартенситного класса с регулируемым мартенситным превращением, посколь- ку процесс карбидообразования н ней ведется и аустенитном состоянии. Как правило изотермический стабилизирующий отжиг, особенно для стали с повышенным содержанием углерода, проводят достаточно длительное время, что необходимо для полного протекания процесса выделения и коагуляции карбидов.

Длительность отжига для аустенитныхматериалов составляет 10-15 ч, а Для стали с регулируемым мартенситным превращением - до 100 ч. Такая длительность нагрева при 750-850() может обусловить выпадение б -фазы, что приводит к резкому падению корроэионной стойкости стали и ухудшению пластических характеристик ее, с повышением содержания о "феррита, которое связано с понижением углерода н стали, склонность к сигматизации увеличивается.

Склонность к межкристаллитной коррозии при кратконременном отжиге с одной стороны и потеря корроэионной стойкости эа счет сигматизации стали с другой, заставляют "весей прбцесс изотермического отжига в сравнительно узком интервале по времени, что создает большие трудности при его промышленном осуществлении..

Цель изобретения — повышение коррозионной стойкости стали.

Поставленная цель достигается тем, что в способе термической обработки нержавеющей стали с регулируемым мартенситным превращением, преимущественно с содержанием (вес.Ъ) до 0,3 углерода, 13-17 хрома, 4-9 никеля, 0,5-2,5 молибдена, до 1,0 кремния и марганца, включающем нагрев до 750850 С, выдержку и охлаждение, нагрев до 750-8509С проводят циклически с переходом точки Ау в каждом цикле нагрева, а после охлаждения произво45

60 б5 шей корроэионной стойкостью обладает сталь, прошедшая отпуск при

600 С, 50 ч. Согласно ураннению (1) длительность отпуска должна составлят ь 49 ч.

Для сравнения исследуют сталь состава, вес. Ъ: углерод 0,05; хром 13,5; никель 8,3; молибден 0,8; кремний

0,5; марганец 0,98. После аустенизации при 1150 С, выдержка 3 мин на 1 мм толщины охлаждения в воду, сталь имеет аустенитную структуру с 1-3% Я -феррита. Иэотермический стабилизирующий отжиг (по известному способу) устраняет склонность к межкристаллитной коррозии лишь IIocле 15-20 ч отжига, создавая массивные выделения карбидной фазы по границам первичного аустенитного зерна.

Отжиг по известному способу не обеспечинает глубокого превращения аустечитной структуры в мартенситную дят отпуск мартенсита, длительность которого равна

g Z=О,О1(тОО- j i00-т ()М (ij при эксплуатации стали до 300 С и

Sp=()()(().(m()-т)- — „" „, o ((z) при эксплуатации стали до 400 С, где 7 — длительность отпуска, Т вЂ” температура отпуска.

Пример. Исследуют сталь

23Х17Н5М2 состана, вес.%: углерод

0,3; хром 16,8; никель 5,5; молибден

2,5; кремний 0,6; марганец 1,0. В аустенитное состояние сталь перево15 дит с я ау ст енин ирующим отжи гом до

1200 С, 3 мин выдержки на 1 мм толщины, охлаждение в воду. Структура стали — чистый аустенит . Промежуточный отжиг при 750-850ОC как изотермический стабилизирующий отжиг не

20 обеспечивает стойкость стали против межкристаллитной коррозии по методу

AN ГОСТ 6032-75. Для придания высоких корроэионных снойств стали ее подвергают следующей термической обрад5 ботке: а) трехкратный циклический нагрев до 750 С с нарастанием выдержки от 1 до 5 ч в каждом последующем цикле: б) то же — до 800 ; н) то же до 850 С. После циклической обработки сталь не подвержена межкристаллитной коррозии, оптимальные свойства достигаются при 800О(режим б). После отпуска при 600 С, 2 ч сталь при периодической подаче 3%-ного раствора NaCI на разогретую поверхность напряженного образца (метода) разрушается через 200 ч. Отпуск 600 С, 20 ч обеспечивает разрушение через

500-750 ч (метод а) и через 1000 ч при испытании во влажных парах сор 1

40 держащих хлориды при 250 С (метод б) . Отпуск 600 С, 50 ч делает сталь стойкой к коррозионному растрескиванию при испытании более 1600 ч обоими методами. Очевидно, что наиболь744042

Составитель Г. Шевченко

Редактор Е. Дорошенко Техред р, длиян Корректор Н. Стец

Заказ 3770/б Тираж 608 Подиисное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 (максимальное содержание мартенсита в структуре составляет 40%). Сталь после промежуточного отжига и последующего отпуска мартенсита 600аС

2 ч проявляет высокую склонность к язвенной коррозии и коррозионному 5 растрескиванию под напряжением в горячих растворах хлоридов. Склонность к корроэионному растрескиванию у стали отпущенной при 600 С в течение

50 ч пссле промежуточного изотермического отпуска сохраняется.

Циклическая промежуточная обработка по предлагаемому способу устраняет склонность к межкристаллитной коррозии, способствует высокой степени превращения аустенита в мартенсит.

Сталь, после циклической обработки и отпущенная при окончательном отпуске по режиму 6000С, 50 ч не проявляет склонности к коррозионному растрес-20 киванию при испытании по режимам а и б.

Формула из обрет ени я

Способ термической обработки нержавеющей стали с регулируемым мартенситным превращением, преимущественно с содержанием (вес. Ъ) до О, 3 углерода, 13-17 хрома, 4-9 никеля, 0,5-2,5 мслибдена, до 1,0 кремния.и марганца, включающий нагрев до 750-850 С, выдержку и охлаждение, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости, нагрев до 750-850 С проводят циклически с переходом точки А в каждом цикле нагрева, а после охлаждения производят отпуск мартенсита, длительность . которого равна

Яд 1 = 0,01(700-Т) 700-У при эксплуатации стали до 300 С и о

t g 1 = 00 f8 (700-Т)-. g + 05 f при эксплуатации стали до 400 С, где Т вЂ” длительность отпуска;

Т - температура отпуска.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы. М., Металлургия, 1964, с. 182-190.

2. Чигала B. Межкристаллитная коррозия нержавеющих сталей. Л., Химиэдат, 1969, с. 31.