Способ термической обработки изделий

 

О0 ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ >840153

Союэ . Советских

Социалистических

Республик

Ф

""Ф(6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (5 I ) M. Кл. (22) Заявлено 11.07. 79 (2 I ) 2795659/22-02 с присоединением заявки,% (23) П риоритет

Опубликовано 23.06.81. Бюллетень Ж23

С 210 1/78

3ееудерстееииый комитет ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621.758.. 79 (088.8 ) Дата опубликования описания 23.06.81

I

М. И. Гольдштейн, В. Г. Сорокин, В. М. Фарбер, "« - . ЯДд

В. H. Давыдов, М. А. Гервасьев,Л.А. Лахт и Т. Г. Потемкина t

Центральный научно-исследовательский институт матариалсзв,; .... и технологии тяжелого и транспортного машиностроенй?-=

Заявг.ели и Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехническйй институт им. С, М. Кирова (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке конст . рукдионных сталей с добавками сильных карбидообразующих элементов.

Известны способы, позволяющие получить высокие значения прочности, плас- тичности и вязкости сталей, включающие их легирование и обработку на мелкое зерно. Последнее может осуществляться наложением горячей пластической деформации в область устойчивого аустенита 1) или многократным осуществлением ск Ф ф превращения (2g — (6).

Измельчение зерна при многократных б" превращениях основано на использовании фазового наклепа.

Известен способ термической обрабоч ки отливок из чугуна, согласно которому для повышения вязкости сначала проводят отжиг при температуре выше Ас

?О а затем термоииклическую обработку по режйму: нагрев до температуры на 305СРС выше Ао1, охлаждение на воздухе до температуры н а 30-50 С ниже Ас-

2 и окончательное охлаждение в жидкости 21 °

Известен также способ термической обработки углеродистых сталей для повышения их ударной вязкости, согласно которому сталь многократно (4-6 раз) нагревают до температур 30-60 С выше о

Ас, со скоростью 50-150 С/мин, а затем охлаждают на воздухе до температуры на 30-60ОС ниже Ас . Пальнейшее охлаждение до комнатных температур проводят в воде или масле Я, Однако эти способы не позволяют полностью использовать резерв повышения комплекса механических свойств, так как зерно измельчается лишь за счет частичного превращения, Известен способ термической обрабо1 ки стали, при которой сталь после нагр . ва до точки А ъ закаливают, вновь нагревают до температуры, лежащей в интервале (A „- А ), со ско «ос пью, меньше 7 ./с, а затем на 50 С выше температуры Ас> . После закалки с этой

840153

YeMllepaòópû проводят отжиг при температуре, лежащей ниже Ас1 (4)..

Известен способ термической обработ, ки, когда сталь приобретает мелкозернистую структуру в результате выдерж5

mr в течение 5-30 мин при температуре от (А <- 80 С ) до чуть меньше Acr, после которой следует быстрый нагрев до температуры выше Ас> в течение времени, необходимого для аустени- rp

aaulm, и медленное охлаждение со скоростью формирования мелкозернистой ферритоперлитной структуры . Зтот цикл может быть повторен несколько раз (5).

Однако эти способы не позволяют достигнуть максимально возможного уровня механических свойств вследствие формирования относительно крупного зерна аусте-нита при температурах, превышающих

А, и образования в стали при конечном охлаждении ферритоперлитной структуры „

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и дсстигаемому результату является способ термичес— кой обработки деталей, преимущественно Из конструкционных сталей включающий термоциклирование с нагревом до температуры, находящейся в интервале

А - А „, подстуживание до температуры 30

А -. 600ОС и охлаждение в воде или масле. Перед термоциклированием производят закалку, а термоциклирование проводят с выдержкой до полного растворения карбидов и подс уживание в интервале А.,< 600 С до завершения распада аус тенита $6) Недостаток этого способа заключает ся в том, что закалку производят от тем- 4> пературы А +(30-50) С, не обеспечивающей перевод в твердый раствор атомов всех легирующих эПементов связанных в карбидные фазы, температура раст ворения которых более 1000 С, а выдер- 45 жка при термоциклировании в интервале

А<>-А „производится до полного растворения только тех карбидов, температуры расчэорения которых лежат ниже А

В связи с этим зерно измельчается лишь в ходе частичногос Ф превращения. В

° результате конечного охлаждения получается структура продуктов распада переохлажденного аустенита по первой ступени, что не позволяет получить высокую прочность.

Бель изобретения — повышение прочности, пластичности и вязкости. ф

Указанная цель достигается тем, что перед многократным g превращением, осуществляемым с нагревом до температуры А. +(30-50) С с выдержкой до полО ° оз ного прохожденияQ+ превращения, производят отпуск при 550-650ОС в течение

2-3 ч аустенизацию проводят при 1200Ь.

1250 С в течение 1-2 ч, а охлаждение после последнего нагрева при термоцнклировани - no 300 С со скоростью

20-1 20 С/с., причем термоциклирование осуществляют не менее трех раз. 1(роме того с целью получения бейнитной

Э

0 структуры, охлаждение после 300 С осуществляют с изотермической выдержкой.

Способ осуществляется следующим образом.

Изделия нагревают до температуры

1200-1250 С, в результате которой атомы сильных карбидообразующих элементов переводятся в твердый раствор, а после закалки фиксируются в твердом растворц, При последующем отпуске при 550-650 С в течение 2-3 ч в стали формируются мелкодисперсные глобулярные карбиды, равномерно распределенные в перекристаллизованной матрице. Затем, в ходе многократного<АР превращения, включающего нагрев до температуры А +(3(50)С

С с выдержкой до полного осуществления

О((превращения и охлаждение до температуры А, 600 С до завершения распада аустенита, эти карбиды выполняют роль центров зарождения нового аустенитного зерна и тормозят его рост. Окончательное охлаждение после последнего нагрева осуществляется со скоростью 20-120 C)c до 300ОС, а далее произвольно, что исключает формирование в структуре стали высокотемпературных продуктов распада.

Таким образом, формируется структура с очень мелким зерном, а это, в конечном счете, приводит к формированию высоких значений прочности, пластичности, вязкости и к существенному понижению порога хладоломкости, что особенно важно для конструкционных сталей, работающих в условиях низких температур.

Пример . Образцы из стали

15Г2ФМБ подвергают обработке по следующему режиму: аустенпзапия при

12300С в течение 1 ч, охлаждение в масле до 20 С, отпуск в тгчение 2 ч, трехкратноес превращение (нагрев до

90ЮС, выдержка 25 мин, охлаждение до 610 С, выдержка 2. мин) и оконча5 840153 6 тельное охлаждение с 900 С. После об- шими способами обработки сталей для работки по указанному режиму сталь име- северного исполнения). ет размер зерна порядка 4 мк и механнче- По уровню прочностных свойств пегиские свойства, представленные в табли- . рованные стали, обработанные по предлаU&е гаемому способу, приближаются к лучПрименение предлагаемого способа . щам советским и зарубежным сталям термической обработки изделий изквнструк- (14X2FHP, 14 ХМНДфР, 12Г2СМФ и ap.) иионных сталей, легированных небольши- а по уровню вязкости и хладостойкости ми добавками сильных карбидообразующих значительно их превосходят. элементов, позволяет получить высокий 1о Повышение хладостойкости и ударной комплекс прочностных и пластических вязкости при достаточно высоком уровсвойств и значительно увеличить вяз- не прочности позволяет сэкономить до кость и хладостойкость с али без допол- 20 вес. % металла при изготовлении, нительного легирования дорогостоящими конструкдий для северного исполнения, элементами (КСИ -4О увеличивается в >s что приводит к экономии затрат до 10 руб.

2-2,5 раза по сравнению с существук на тонну конструкдии.

840153

8 о

oj

1 о

СЦ

1 о

С4

1 о о

СЧ О3

1 1 о о

O O

1 о а

1О И . I (О о т 1

:о я о" о"

»Ч о

Я

»/

CO p

1 о

Я

Я а о а. о"

СМ (О о"

О1

tQ Ф о O к

Р1 О1

К

СО

И о

Я

t о о"

t о

С9

1 l о

Щ

l а

tн о

CD CD

> о

СО

Я о

tQ

СЯ о щ tQ

С,,» С\} о

CO

CU!

6 с) CD

Г Г

tQ tQ

СО

СО СО

Щ

O"

CO CD

° ф

CD CD

tQ tQ

Р-" CD

f Г о о о о щ о

СО"

СО

D»p

° в

d) ig»»»

t-t à. z

Oel 03m Ф а о

<„ Фо а

3 9 о о и,о Д о о.о а О O

В О В

Ф а

ttI Ц 4 и

Б о О

Я )CD

t-ЙФ

v фи О о $Q+> оаС "

840153

Составитель Л. Лахт

Техред М.Голннка Корректор Ю. Макаренко

Редактор Н. Егорова

Заказ 4668/35 Тираж 618 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35, Рауыская наб., д. 4/5

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

Формула изоб ретения

1. Способ термической обработки изде лий, преимущественно из конструкщионных сталей включающий аустенизашпО, закай» 5

t сутермоаиклирование и охлаждение, о тл и ч а в m и и с я тем, что, с де.« лью повышения прочности, пластичности и вязкости, перед термопиклированием производят отпуск при 550-650 С в те о

О чение 2-3 ч аустенизадию проводят при

12001250 С в течение 1-2 ч, термо.-пиклирование - с нагревом до A +(3050) C и выдержкой до полного прохожденияаЬ ф превращения, а охлаждение до 300 С со скоростью 2С1-120 С/с.

2.Способпоп. 1,отличаю—

m и и с я тем, что . термоциклирование осуществляют не менее трех раз.

10.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю—

m и и с я тем, что, с делью получения, бейнитной структуры, гохлаждение после 300 С осуществляют с изотермической выдержкой.

Источники информадии, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 571520, кл. С 21D 7/14, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

% 384893, кл. С 21D 5/04, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

% 459518, кл, С 21D 1/00, 1971.

4. Патент Японии J4 51-18885, кч. С 21D 1/78. 1976.

5. Патент Великобритании

% 1342417, кл. С 21D 1/00, 1974.

6. Авторское свидетельство СССР

% 583185, кл. С 21D 1/78, 1977.