Способ термической обработки сталейаустенитно-мартенситного класса

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советския

Социалистических

Республик

<>831818

Ф"Ъ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19. 07. 79 (21) 2799357/22-02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (SS)М. Кл.

C 21 D 6/00

С 21 0 1/78

Государствеииый комитет

СССР

Ао делам изобретеиий и открытий (53) УДК 621.785.79 (088.8) Опубликовано 230581. Бюллетень М 19

Датаопублмкованияописания 23.05.81

В.И. Новиков, Е.А. Кукин, B.Ã. Харламов и М.Н. Семенова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (5 4 ) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ

АУСТЕНИТНО-МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА

Изобретение относится к изготовлению литых деталей и может быть использовано при термической обработке отливок иэ сталей переходного (аустенитно-мартенситного) класса, преимущественно беэуглеродистых.

Известны способы термической обработки отливок из высоколегированных сталей, включающие обязательное проведение после выплавки гомогенизационного нагрева для уменьшения ликвационной неоднородности.

Однако при таком нагреве происходит одновременный рост зерен, особенно значительный при проведении . 15 длительных и высокотемпературных режимов гомогенизации крупногабаритных отливок.

B литейных сталях для измельчения зерна после гомогенизации исполь- 20 зуют фазовую перекристаллизацию, включающую фазовый наклеп одним из известных способов и последующий рекристаллизационный нагрев, как правило, совмещенный с закалкой. В сталях переходного класса фазовый наклеп перед закалкой создается,например, изотермической выдержкой В интервале карбидообразования с последующей обработкой холодом ("разба- 3р лансировка" стали), в том числе с многократным повторением этих операций (11 .

Однако применительно к литейным сталям переходного класса известные способы термической обработки не обеспечивают требуемого измельчения зерна и уменьшения структурной неоднородности отливок, заключающейся в сохранении участков ликвационного аустенита, а применительно к о ливкам по выплавляемым моделям — поверхностного аустенитного слоя, вызванного науглероживанием при выплавке.

Недостаточное повышение структурной неоднородности отливок вызвано следующими закономерностями при термообработке отливок иэ сталей переходного класса:

1. С ростом зерна при гомогенизации происходит структурная стабилизация аустенита крупным зерном, особенно в ликвационных участках аустенита, не испытывающих измельчающей фаэовой перекристаллизации (явление, свойственное сталям с изотермическим мартенситным превращением);

2. Измельчить зерно после гомогениэации и устранить структурный фактор стабилизации очень трудно,особен831818

Таблица 1

Твердость ликвационных участков аустенита, кгс/мм

Величина зерна в поверхностном слое, балл

Среднеквадратичное отклонение твердости,,1 кгс/мм

Поверхностная

Величина зерна в ликвационных участках, балл твердость отливок, кгс/мм

Способ

Известный

Предлагаемый

230

0,1

290

359

3 4

350

3 но для беэуглеродистых сталей, для которых не применимы известные способы измельчения зерна с помощью предварительного выделения карбидов.

Цель изобретения — повышение структурной и механической однородности отливок, изготовляемых из сталей переходного класса, путем предотвращения роста зерен в ликвационных участках аустенита при гомогениэации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термической обработки отливок, включающему операции гомогенизации, фазового наклепа аустенита, закалки, совмещенной с рекристаллизацией аустенита после фазового наклепа обработки холодом и старения (отпуска), перед гомогенизацией проводят предварительный фазовый наклеп аустенита.

Кроме того, предварительный фазовый наклеп перед гомогенизацией создается изотермической выдержкой в интервале выделения карбидных фаэ, например при 850 С в течение двух чао сов. После изотермической выдержки в интервале выделения карбидных фаз проводят обработку холодом при температуре максимального превращения аустенита в,мартенсит. Изотермическую выдержку в интервале выделения карбидных фаз с последующей обработкой холодом проводят многократно, например три раза.

Проведение предварительного фазового наклепа перед гомогенизацией способствует фаэовой перекристаллизации стали в ликвационных участках аустенита и предотвращает сильный рост зерен при гомогенизационном нагреве. Особенно эффективна такая операция для безуглеродистых сталей переходного класса, позволяющая измельчить зерно посредством предварительного выделения карбидных фаэ, возможность образования которых связана с повышенной концентрацией углерода после выплавки в ликвационных участках аустенита (выше предела растворимости). Предотвращение роста зерен в ликвационных участках аустенита устраняет дополнительный структурный фактор стабилизации аустенита, что способствует более полному протеканию мартенситного превращения в этих участках и повышает структурную и механическую однородность отливок.

Пример. Проводится термическая обработка отливок, изготовленных методом литья по выплавляемым моделям из безуглеродистой стали переходного класса. . Состав стали,%: углерод 0,02; никель 5,3; хром 13,0; кобальт 9,5, молибден 4,3, железо— остальное.

Режим термической обработки по

15 предлагаемому способу включает предварительный фазовый наклеп путем иэотермической выдержки при 850 С в течение 2 ч, гомогенизацию при 1130 С

3,5 ч, фазовый наклеп путем изотермиЩ ческой выдержки при 850 С в течение

2 ч, закалку с 1020 С, обработку холодом при -70 С в течение 2,5 ч и старение при 490 С 3 ч.

Для получения сравнительных дан 5 ных параллельно проводится термическая обработка однотипной отливки той же плавки по известному способу, включающему перечисленные операции, но без предварительного фазового наклепа перед гомогенизацией.

После термообработки проводится контроль механических свойств, макро-микроструктуры и фазового ,состава материала отливок.

По результатам замеров твердости по сечению отливки вычисляется среднеквадратичное отклонение твердости (разброс эначенйй твердости), характеризующее механическую одно40 родность отливок. Структурная однородность отливок оценивается по величине зерна и значениям твердости в ликвационных участках аустенита.

Данные сравнительного контроля однородности свойств отливок и среднего уровня механических свойств

L приведены в табл. 1 и 2 соответ =твенно.

831818

Таблица 2

24 57

136

104

Известный

381

Предлагаемый

390

112

22 56

140

Формула изобретения

Составитель, В. Белофастов

Редактор И. Николайчук Техред С. Мигунова Корректор О. Билак

Тираж 6 18 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР.по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3409/42

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

Как видно из табл. 1 и 2, при термообработке отливки по предлагаемому способу значительно уменьшается разброс значений твердости, измельчается зерно и повышается твердость в ликвационных участках аустенита. Кроме того, повышается твердость и измельчается зерно в поверхностном слое отливок, имевших после выплавки аустенитную структуру.

Наблюдается также некоторое повышение прочностных. свойств в сердцевине отливки при сохранении значений ударной вязкости.

В зависимости от технических требований, предъявляемых к степени однородности свойств отливок, следу- 30 ет применять различные способы создания фазового наклепа перед гомогенизацией. Так, более трудоемкими, но одновременно повышающими однородность отливок, являются способы 35. с проведением дополнительной обработки холодом после иэотермической выдержки и с многократным повторением этих операций. Проведение дополнио тельной обработки холодом при -70 С 40 в течение 2,5 ч позволяет повысить твердость H в ликвационных участках аустенита до 370 кг/мм а многократное повторение этих .операций до 385 кг/мм

Использование предлагаемого способа термической обработки отливок, изготавливаемых иэ сталей переходного класса, обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение эксплуатационной надежнос- 5О ти и конструктивной прочности литых деталей вследствие повышения одно, родности свойств стали.

1. Способ термической обработки сталей аустенитно-мартенситного класса, преимущественно безуглеродистых, включающий гомогенизацию, фазовый наклеп аустенита, закалку, совмещенную с рекристаллиэацией аустенита после фазового наклепа, обработку холодом и старение (отпуск), О т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения структурной и механической однородности отливок, перед гомогениэацией проводят предварительный фазовый наклеп аустенита.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что фазовый наклеп перед гомогенизацией осуществляют путем изотермической выдержки в интервале выделения карбидных фаэ.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что перед гомогенизацией после изотермической выдержки в интервале выделения карбидных фаз проводят обработку холодом.

4. Способ по пп. 1-3, о т л ич а ю шийся тем, что изотермическую выдержку в интервале выделения карбидных фаэ с последующей обработкой холодом проводят многократно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 411138, кл. С 21 0 1/78, 1971.